रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार, 2023

संदर्भ-

• रसायन विज्ञान में 2023 का नोबेल पुरस्कार 4 अक्टूबर,2023 को क्वांटम डॉट्स की खोज और संश्लेषण के लिए मौंगी जी. बावेंडी, लुईस ई. ब्रूस और एलेक्सी आई. एकिमोव को दिया गया। इन नैनोकणों का इलेक्ट्रॉनिक्स, उन्नत सर्जरी और क्वांटम कंप्यूटिंग जैसे क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग है।

मुख्य बिंदु-

• 78 वर्षीय एकिमोव सोवियत संघ में पैदा हुए थे और बाद में अमेरिका चले गए।
• 1980 के दशक की शुरुआत में एलेक्सी एकिमोव रंगीन कांच में ‘आकार-निर्भर क्वांटम प्रभाव’(size-dependent quantum effects) बनाने में सफल रहे। 
• रंग कॉपर क्लोराइड के नैनोकणों से आया और एकिमोव ने प्रदर्शित किया कि कण का आकार क्वांटम प्रभावों के माध्यम से कांच के रंग(tint) को प्रभावित करता है।
• कुछ साल बाद, लुई ब्रूस दुनिया के पहले वैज्ञानिक बने, जिन्होंने किसी तरल पदार्थ में स्वतंत्र रूप से तैरते कणों में आकार-निर्भर क्वांटम प्रभाव साबित किया।
• 1993 में, मौंगी बावेंडी ने क्वांटम डॉट्स के रासायनिक उत्पादन में क्रांति ला दी, जिसके परिणामस्वरूप लगभग पूर्ण कण प्राप्त हुए। अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए यह उच्च गुणवत्ता आवश्यक थी।
• ब्रूस कोलंबिया विश्वविद्यालय में एमेरिटस प्रोफेसर हैं और एकिमोव न्यूयॉर्क में नैनोक्रिस्टल टेक्नोलॉजी इंक के लिए काम करते हैं।
• ब्रूस को 1972 में एटी एंड टी बेल लैब्स द्वारा काम पर रखा गया था, जहां उन्होंने 23 साल बिताए और अपना अधिकांश समय नैनोक्रिस्टल का अध्ययन करने में बिताया।
• बावेंडी पेरिस में पैदा हुए थे और बेल लैब्स में उनकी मुलाकात ब्रूस से हुई, जो उनके गुरु बने। 
• यह पुरस्कार पहले ही कुछ विवादों में घिर गया, जब विजेताओं के नाम कथित तौर पर एक स्वीडिश अखबार में लीक हो गए थे। 
• अकादमी के महासचिव हंस एलेग्रेन ने कहा कि उस समय निर्णय अंतिम नहीं था। 
• उन्होंने कहा,हमें गहरा अफसोस है कि ऐसा हुआ. महत्वपूर्ण बात यह है कि इसका प्राप्तकर्ताओं पर किसी भी तरह का प्रभाव नहीं पड़ा।

क्वांटम डॉट्स के बारे में-

• क्वांटम डॉट्स इतने छोटे कण होते हैं कि अपने छोटे भौतिक आकार के कारण अद्वितीय ऑप्टिकल गुण प्रदर्शित करते हैं।
• ये कुछ नैनोमीटर जितने चौड़े होते हैं। 
• उनकी संरचना और परमाणु संरचना थोक सामग्रियों के समान है, लेकिन बाद के गुण उनके आकार पर निर्भर नहीं करते हैं।
• वास्तव में, क्वांटम डॉट्स के गुणों को उनके आकार को बदलकर बदला जा सकता है।
• नैनोमीटर के पैमाने पर सामग्री और कण नए ‘आकार-निर्भर गुणों’ को प्राप्त करने में सक्षम होते हैं, क्योंकि क्वांटम भौतिक बल हावी होने लगते हैं। दूसरी ओर, स्थूल पैमाने पर हमारे दैनिक जीवन की तरह गुरुत्वाकर्षण और शास्त्रीय भौतिकी के नियम हावी होते हैं।
• रसायन विज्ञान की नोबेल समिति के अध्यक्ष जोहान एक्विस्ट ने कहा, क्वांटम डॉट्स के "आकर्षक और असामान्य गुणों" में से एक यह है कि वे कण के आकार के आधार पर हल्का रंग(tinted) बदलते हैं, जबकि परमाणु संरचना को अपरिवर्तित रखते हैं।

नोबेल विजेताओं के शोध-

• 1970 के दशक तक भौतिकविदों को पता था कि कांच के ऑप्टिकल गुणों को सोना, चांदी, कैडमियम, सल्फर या सेलेनियम जैसे किसी अन्य तत्व की थोड़ी मात्रा जोड़कर बदला जा सकता है।
• वे यह भी जानते थे कि इनमें से कुछ परिवर्तन कैसे और क्यों हो सकते हैं, लेकिन क्वांटम डॉट्स को अभी तक संश्लेषित नहीं किया गया था।
• 1980 के दशक की शुरुआत में डॉ. एकिमोव रंगीन कांच में ‘आकार-निर्भर क्वांटम प्रभाव’ बनाने में सफल रहे। 
• 1979 से उन्होंने उन काँच के गुणों का अध्ययन किया जिन्हें तांबे के क्लोराइड से रंगा जाता था, उच्च तापमान तक गर्म किया जाता था और फिर ठंडा किया जाता था। 
• उन्होंने पाया कि इस काँच को तैयार करने के अलग-अलग तरीकों से यह प्रकाश को अलग-अलग तरीके से अवशोषित करता है। ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि कॉपर क्लोराइड ने छोटे क्रिस्टल बनाए और विभिन्न आकार के क्रिस्टल - तैयारी प्रक्रिया के आधार पर - प्रकाश के साथ अलग-अलग तरह से संपर्क करते थे।
• 1983 में डॉ. ब्रूस और उनके सहयोगियों ने एक कदम आगे बढ़कर काँच के बजाय तरल घोल में ऐसे ही क्रिस्टल तैयार किए। इससे शोधकर्ताओं को क्रिस्टल में बेहतर हेरफेर और अध्ययन करने में सहायता मिली। ये क्रिस्टल अपने आकार में छोटे बदलावों के आधार पर प्रकाश के साथ अलग-अलग तरह से संपर्क करते हैं।
• अंततः, 1993 में डॉ. बावेंडी और उनके सहकर्मियों ने इन अजीबोगरीब क्रिस्टलों को बनाने की एक तकनीक विकसित की - यानी क्वांटम बिंदु - अच्छी तरह से परिभाषित आकार और उच्च ऑप्टिकल गुणवत्ता के साथ। 
• यह प्रक्रिया एक गर्म विलायक में कुछ पदार्थ (जिससे बिंदु बनाया जाएगा) डालने और फिर घोल को गर्म करने से शुरू हुई। नैनोक्रिस्टल स्वचालित रूप से आकार लेने लगे और जब घोल को अधिक समय तक गर्म किया गया तो बड़े कण बने। विलायक ने यह भी सुनिश्चित किया कि क्रिस्टल की बाहरी सतह चिकनी हो।
• यह विधि काफी आसान थी, जिसका अर्थ था कि कई वैज्ञानिक इसका उपयोग क्वांटम डॉट्स बनाने के लिए कर सकते थे जिनकी उन्हें आवश्यकता थी और उनका अध्ययन कर सकते थे।

क्वांटम डॉट्स के अनुप्रयोग-

• इसका उपयोग आज फ्लैट स्क्रीन, प्रकाश उत्सर्जक डायोड में रंग बनाने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।
• क्वांटम डॉट्स के सबसे सरल अनुप्रयोगों में से एक कंप्यूटर मॉनिटर और टेलीविजन स्क्रीन को रोशन करना है।
•  स्क्रीन के पीछे नीली एलईडी इन बिंदुओं को उत्तेजित करती हैं, जिससे वे विभिन्न रंगों की रोशनी उत्सर्जित करते हैं। इन रंगों के संयोजन से और भी अधिक रंग और चमक पैदा होती है।
• क्वांटम डॉट तकनीक, जिसने सैमसंग (005930.KS), सोनी (6758.T) या TCL (000100.SZ) द्वारा बेचे जाने वाले हाई-डेफिनिशन QLED टीवी को सक्षम किया, इसकी जड़ें 1980 के दशक की शुरुआत में एकिमोव के काम से जुड़ी हैं।
• नैनोस्केल-आकार के क्वांटम डॉट्स का उपयोग जैव रसायनज्ञों द्वारा जैविक ऊतकों को मैप करने के लिए भी किया जाता है।
• सौर प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करने में अवशोषण और दक्षता में सुधार के लिए क्वांटम डॉट्स का उपयोग फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में भी किया जाता है।
• कुछ कैंसर उपचार लक्षित दवा वितरण और अन्य चिकित्सीय उपायों के लिए क्वांटम डॉट्स का उपयोग करते हैं। नैनोमेडिसिन के क्षेत्र में भी इसका व्यापक अनुप्रयोग है।
• एलईडी लैंप और उपकरण सर्जन को ट्यूमर में रक्त वाहिकाओं को देखने में मदद करते हैं।
• क्वांटम डॉट्स का उपयोग नकली-विरोधी उपाय के रूप में मुद्रा और दस्तावेजों पर सुरक्षा मार्कर के रूप में किया जा सकता है। मोटे तौर पर, इन्हें वस्तुओं को टैग और ट्रैक करने के लिए फ्लोरोसेंट मार्कर के रूप में उपयोग किया जा सकता है।
• इस प्रकार क्वांटम डॉट्स मानव जाति के लिए सबसे बड़ा लाभ पहुंचा रहे हैं। शोधकर्ताओं का मानना है कि भविष्य में वे लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स, छोटे सेंसर, पतले सौर सेल और एन्क्रिप्टेड क्वांटम संचार में योगदान दे सकते हैं, इसलिए हमने इन छोटे कणों की क्षमता की खोज शुरू कर दी है।