গোল্ড ন্যানোরডে ফটোচার্জিং প্রক্রিয়া সরাসরি পর্যবেক্ষণ: সৌর শক্তি প্রয়োগের নতুন দিগন্ত

পটসডাম বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞানী ডঃ ওয়াউটার কুপম্যানের নেতৃত্বে একটি গবেষক দল প্রথমবারের মতো গোল্ড ন্যানোরডগুলির আলোক-প্ররোচিত চার্জিং প্রক্রিয়া সরাসরি পর্যবেক্ষণ করতে সক্ষম হয়েছেন এবং এর অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াগুলির একটি মডেল তৈরি করেছেন। এই গবেষণাটি ন্যানোস্কেলে ধাতব কণার আলোক-অনুঘটন প্রক্রিয়ার একটি কেন্দ্রীয় কিন্তু এতদিন অধরা প্রক্রিয়াকে উন্মোচিত করেছে। গোল্ড ন্যানোরডগুলি প্রতিশ্রুতিশীল আলোক-অনুঘটক হিসেবে বিবেচিত, যা আলোর শক্তি ব্যবহার করে কার্বন ডাই অক্সাইডকে জ্বালানিতে রূপান্তর বা জল থেকে হাইড্রোজেন উৎপাদনের মতো রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটাতে পারে।

এই পর্যবেক্ষণটি গোল্ড ন্যানোরডগুলির কার্যকারিতা সম্পর্কে একটি নতুন শারীরিক কাঠামো প্রদান করে, যেখানে কণাগুলি ক্ষুদ্র অ্যান্টেনার মতো কাজ করে যা আলোকে ইলেকট্রনের সম্মিলিত দোলনে রূপান্তরিত করে। গবেষণার বিশদ বিবরণ অনুসারে, আলোর প্রভাবে ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি হয়; হোলগুলি আশেপাশের অণু, যেমন ইথানলের দিকে স্থানান্তরিত হয়, যখন ইলেকট্রনগুলি কণার উপর আটকে থাকে, যার ফলে ফটোচার্জিং ঘটে। ডঃ কুপম্যান উল্লেখ করেছেন যে এই প্রক্রিয়াটি ন্যানোস্কেলের তড়িৎবিশ্লেষক যন্ত্রের (electrolyzer) অনুরূপ, তবে এতে বাহ্যিক ভোল্টেজ উৎসের প্রয়োজন হয় না।

গবেষণার প্রথম লেখক এবং বৈজ্ঞানিক সমন্বয়কারী ডঃ ফেলিক্স স্টেটে জোর দিয়ে বলেছেন যে কেবল আলোই একটি একক ন্যানোপার্টিকেল এবং তার পরিবেশের মধ্যে বৈদ্যুতিক বিভব তৈরি করতে যথেষ্ট। গবেষকরা এই চার্জ জমার প্রক্রিয়াকে 'ফোটোকেমিক্যাল ক্যাপাসিটর' হিসেবে বর্ণনা করেছেন, যেখানে কণাগুলি তাদের পৃষ্ঠে ইলেকট্রন সঞ্চয় করে। ন্যানোরডগুলির বৃহৎ পৃষ্ঠতল-আয়তন অনুপাতের কারণে, অত্যন্ত ক্ষুদ্র স্থানে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে চার্জ জমা হতে পারে, যা তাদের অপটিক্যাল এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলিতে সুস্পষ্ট পরিবর্তন আনে।

এই গবেষণাটি পটসডাম বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা ও জ্যোতির্বিজ্ঞান ইনস্টিটিউট এবং জার্মান রিসার্চ ফাউন্ডেশন (DFG) দ্বারা অর্থায়িত কোলাবোরেটিভ রিসার্চ সেন্টার এসএফবি ১৬৩৬-এর অংশ, যা ২০২৪ সাল থেকে সক্রিয় রয়েছে। এই কেন্দ্রটি ন্যানোস্কেল ধাতুতে আলো-চালিত বিক্রিয়ার মৌলিক প্রক্রিয়াগুলি বোঝার জন্য কাজ করছে, যার মধ্যে ন্যানোপার্টিকেলগুলিতে চার্জ সঞ্চয়ের গতিশীলতা নিয়ন্ত্রণ করাও অন্তর্ভুক্ত। এই ধরনের নিয়ন্ত্রণ কার্বন ডাই অক্সাইড রূপান্তর এবং জল বিভাজনের মতো গুরুত্বপূর্ণ বিক্রিয়াগুলির ধাপগুলিকে নির্দিষ্টভাবে পরিচালনা করার পথ প্রশস্ত করে।

এই আবিষ্কারের তাৎপর্য বর্তমান বৈশ্বিক টেকসই শক্তি সমাধানের প্রয়োজনীয়তা এবং দক্ষ রাসায়নিক রূপান্তর প্রযুক্তির চলমান চাহিদার সাথে নিবিড়ভাবে সম্পর্কিত। ন্যানোস্কেল ধাতব কণাগুলিতে আলোক-অনুঘটনের ভিত্তি প্রক্রিয়াটি সরাসরি পর্যবেক্ষণ করার এই ক্ষমতা, আলো-চালিত রাসায়নিক বিক্রিয়া এবং অনুঘটক সিস্টেমগুলির লক্ষ্যযুক্ত নিয়ন্ত্রণের পথ উন্মুক্ত করে। দীর্ঘমেয়াদে, এই ফলাফলগুলি সৌর-চালিত রাসায়নিক চুল্লি এবং নতুন শক্তি সঞ্চয় প্রযুক্তির বিকাশে সহায়ক হতে পারে। পূর্বে দেখা গেছে যে গোল্ড ন্যানোপার্টিকেলগুলি কার্বন ডাই অক্সাইডকে প্রোপেন এবং মিথেন সহ উচ্চ-শক্তির হাইড্রোকার্বন জ্বালানিতে রূপান্তর করতে পারে, এবং এই গবেষণায় ন্যানোরডগুলি প্লাজমনিক উত্তেজনা ব্যবহার করে CO₂ সক্রিয়করণের জন্য উপযুক্ত চার্জ-সমৃদ্ধ পরিবেশ তৈরি করে এই রূপান্তর প্রক্রিয়াকে আরও দক্ষ করে তুলতে পারে।