വാർത്തകളിൽ ഇടംനേടിയത് എന്തുകൊണ്ട്?
ഐഐടി മദ്രാസ് (IIT Madras), ഇന്ത്യൻ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് സയൻസ് (Indian Institute of Science) എന്നിവിടങ്ങളിലെ ഗവേഷകർ ഫെറോസീനിൻ്റെ (ferrocene) ഒരു ബോറോൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള അനലോഗ് (boron‑based analogue) വികസിപ്പിച്ചു (synthesised). ക്ലാസിക്കൽ ഫെറോസീനിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, രണ്ട് കാർബൺ വളയങ്ങൾക്കിടയിൽ (carbon rings) ഇരുമ്പ് ആറ്റം സാൻഡ്വിച്ച് (sandwiched) ചെയ്തിരിക്കുന്നു. പുതിയ സംയുക്തം കാർബൺ വളയങ്ങൾക്ക് പകരം അഞ്ച്-ബോറോൺ ക്ലസ്റ്ററുകൾ (five‑boron clusters) ഒരു ഓസ്മിയം (osmium) ആറ്റവുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു. കാർബൺ ഇല്ലാതെ സുസ്ഥിരമായ "സാൻഡ്വിച്ച്" സംയുക്തങ്ങൾ നിലനിൽക്കുമെന്ന് ഈ കണ്ടെത്തൽ വ്യക്തമാക്കുന്നു, ഇത് പുതിയ മെറ്റീരിയലുകൾ രൂപകൽപന ചെയ്യുന്നതിനുള്ള (designing novel materials) സാധ്യതകൾ തുറക്കുന്നു.
പശ്ചാത്തലം
വ്യത്യസ്തമായ ഒരു ഉൽപ്പന്നത്തിനായി തിരയുന്ന രസതന്ത്രജ്ഞർക്ക് അസാധാരണമാംവിധം സ്ഥിരതയുള്ള ഓറഞ്ച് പൊടി ലഭിച്ചപ്പോൾ 1951-ൽ ആകസ്മികമായാണ് ഫെറോസീൻ കണ്ടെത്തിയത്. 1952-ൽ ജെഫ്രി വിൽക്കിൻസണും (Geoffrey Wilkinson) ഏണസ്റ്റ് ഫിഷറും (Ernst Fischer) സ്വതന്ത്രമായി ഇരുമ്പ് ആറ്റം രണ്ട് പരന്ന സൈക്ലോപെൻ്റഡൈനൈൽ വളയങ്ങൾക്കിടയിൽ (flat cyclopentadienyl rings) സാൻഡ്വിച്ച് ചെയ്തിട്ടുണ്ടെന്ന് നിർദ്ദേശിച്ചു. എക്സ്-റേ പഠനങ്ങൾ ഘടന സ്ഥിരീകരിച്ചു, അവരുടെ പ്രവർത്തനങ്ങൾ 1973-ലെ നൊബേൽ സമ്മാനത്തിലേക്ക് (Nobel Prize) നയിച്ചു. ഫെറോസീനിൻ്റെ സ്ഥിരത ഓർഗാനോമെറ്റാലിക് രസതന്ത്രത്തിൽ (organometallic chemistry) വിപ്ലവം സൃഷ്ടിക്കുകയും ലോഹ കേന്ദ്രങ്ങളും ആരോമാറ്റിക് വളയങ്ങളുമുള്ള (aromatic rings) ആയിരക്കണക്കിന് "സാൻഡ്വിച്ച്" സമുച്ചയങ്ങളെ (complexes) പ്രചോദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.
(B5H10)Os(B5H10) എന്ന് ഔദ്യോഗികമായി എഴുതിയിരിക്കുന്ന പുതിയ സംയുക്തം ഓരോ കാർബൺ വളയത്തിനും പകരം ഒരു ബോറോൺ ക്ലസ്റ്റർ (പെൻ്റാബോറൈൻ - pentaborane എന്നറിയപ്പെടുന്നു) ഉപയോഗിച്ച് ഇരുമ്പിന് പകരം ഓസ്മിയം നൽകുന്നു. ബോറോൺ കൂടുകൾ (Boron cages) ഇലക്ട്രോൺ കുറവുള്ളവയാണ്, എന്നിട്ടും അവ ലോഹങ്ങളുമായി ശക്തമായ കോവാലൻ്റ് ബോണ്ടുകൾ (strong covalent bonds) ഉണ്ടാക്കുന്നു. ലോഹവുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ ഈ ക്ലസ്റ്ററുകൾക്ക് ആരോമാറ്റിക് വളയങ്ങളെപ്പോലെ (aromatic rings) പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് പരീക്ഷണം തെളിയിച്ചു, കാർബൺ കെമിസ്ട്രിക്കപ്പുറം സാൻഡ്വിച്ച് കോംപ്ലക്സുകളുടെ ആശയം വിശാലമാക്കുന്നു.
പ്രധാന സവിശേഷതകളും പ്രത്യാഘാതങ്ങളും
- കാർബൺ രഹിത ചട്ടക്കൂട് (Carbon‑free framework): കാർബണിൻ്റെ അഭാവം ഈ സംയുക്തത്തെ പരമ്പരാഗത മെറ്റലൊസീനുകളിൽ (traditional metallocenes) നിന്ന് വേർതിരിക്കുന്നു. ബോറോൺ കൂടുകളിൽ ആരോമാറ്റിസിറ്റി (aromaticity) - വളയങ്ങളെ സുസ്ഥിരമാക്കുന്ന ഇലക്ട്രോൺ പങ്കിടൽ - ഉണ്ടാകുമെന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു.
- സ്ഥിരത (Stability): ഫെറോസീനിനേക്കാൾ കൂടുതൽ പ്രതിപ്രവർത്തനം നടത്തുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ബോറോൺ-ഓസ്മിയം ബോണ്ടുകൾ (boron–osmium bonds) ശക്തമാണെന്നും തന്മാത്ര മിതമായ അവസ്ഥയിൽ കേടുകൂടാതെയിരിക്കുമെന്നും കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ പഠനങ്ങളും (Computational studies) പരീക്ഷണങ്ങളും സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
- സാധ്യമായ പ്രയോഗങ്ങൾ (Potential applications): കാർബൺ രഹിത സാൻഡ്വിച്ച് സമുച്ചയങ്ങൾക്ക് അസാധാരണമായ ഇലക്ട്രോണിക് ഗുണങ്ങളുള്ള പുതിയ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ (catalysts), സെൻസറുകൾ, മെറ്റീരിയലുകൾ എന്നിവയിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം. ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണത്തിനോ (hydrogen storage) സൂപ്പർകണ്ടക്ടറുകൾക്കോ (superconductors) വേണ്ടി ബോറോൺ അടങ്ങിയ ക്ലസ്റ്ററുകളിലെ ഗവേഷണത്തിന് അവർ പ്രചോദനമായേക്കാം.
ഉപസംഹാരം
ഒരു ബോറോൺ-ഓസ്മിയം സാൻഡ്വിച്ച് സംയുക്തത്തിൻ്റെ കണ്ടെത്തൽ, "മെറ്റലൊസീനുകളുടെ (metallocenes)" രസതന്ത്രം ഒരിക്കൽ സങ്കൽപ്പിച്ചതിലും വിശാലമാണെന്ന് കാണിക്കുന്നു. കാർബണിനെ മറികടക്കുന്നതിലൂടെ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് പുതിയ ഘടനകളും ഗുണങ്ങളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഏഴ് ദശാബ്ദങ്ങൾക്ക് മുമ്പ് ഫെറോസീനിൻ്റെ ആകസ്മികമായ കണ്ടെത്തലിലൂടെ (accidental discovery) ആരംഭിച്ച പാരമ്പര്യം ഈ സൃഷ്ടി തുടരുകയും ഓർഗാനോമെറ്റാലിക് ഗവേഷണത്തിലെ ഒരു വലിയ അതിർത്തിയിലേക്ക് (rich frontier) വിരൽ ചൂണ്ടുകയും ചെയ്യുന്നു.