চরম পরিস্থিতিতে জন্ম নেওয়া জলের নতুন রূপ: আবিষ্কৃত হলো লেড XXI (Ice XXI)

জলের মৌলিক বৈশিষ্ট্য অধ্যয়নের ক্ষেত্রে বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায় একটি যুগান্তকারী আবিষ্কারের খবর নিশ্চিত করেছে: বরফের একবিংশতম রূপটি আবিষ্কৃত হয়েছে, যার নাম দেওয়া হয়েছে লেড XXI (Ice XXI)। "নেচার ম্যাটেরিয়ালস" (Nature Materials) জার্নালে প্রকাশিত এই আবিষ্কারটি কঠিন অবস্থায় H2O অণুগুলি কীভাবে সজ্জিত হতে পারে, বিশেষত যখন তাপমাত্রা এবং চাপের স্বাভাবিক সীমা ভেঙে যায়, সেই বিষয়ে প্রচলিত ধারণাগুলিকে আমূল পরিবর্তন করেছে। লেড XXI হলো একটি মেটাস্টেবল দশা (metastable phase) যা টেট্রাগোনাল স্ফটিক কাঠামোযুক্ত। এটি ঘরের তাপমাত্রায় দৃশ্যমান হয়েছে, তবে এর জন্য প্রয়োজন হয়েছে বিপুল পরিমাণ চাপ প্রয়োগ।

এই গুরুত্বপূর্ণ গবেষণাটি পরিচালিত হয়েছিল জার্মান গবেষণা কেন্দ্রগুলির অধীনে ইউরোপীয় এক্স-রে লেজার XFEL এবং ফোটন উৎস PETRA III-এর মতো অত্যাধুনিক সুবিধা ব্যবহার করে। এই কাজে DESY-এর বিশেষজ্ঞরা সহ কোরিয়ান রিসার্চ ইনস্টিটিউট অফ স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড সায়েন্স (KRISS)-এর বিজ্ঞানীরা মূল ভূমিকা পালন করেছিলেন। পরীক্ষার মূল বিষয় ছিল জলের নমুনার উপর অভূতপূর্ব দ্রুততার সাথে চাপ প্রয়োগ করা। মাত্র ১০ মিলিসেকেন্ডের মধ্যে জলকে ২ গিগাপাস্কাল চাপে সংকুচিত করা হয়েছিল, যা প্রায় ২০,০০০ বায়ুমণ্ডলের সমান। এই কাজটি সম্পন্ন করার জন্য ডায়মন্ড অ্যানভিল সেল ব্যবহার করা হয়েছিল।

আণবিক পরিবর্তনগুলি প্রতি সেকেন্ডে এক মিলিয়ন ছবি তোলার ফ্রিকোয়েন্সিতে রেকর্ড করা হয়েছিল, যাতে স্ফটিককরণের প্রক্রিয়াটি বিস্তারিতভাবে পর্যবেক্ষণ করা যায়। এই প্রক্রিয়াটি হাজার হাজার বার পুনরাবৃত্তি করা হয়েছিল। এই নতুন কাঠামোটি বিজ্ঞান দ্বারা ইতিমধ্যে পরিচিত বরফের বিশটি ভিন্ন রূপের থেকে সম্পূর্ণ আলাদা। এর টেট্রাগোনাল জালিকাটি অস্বাভাবিকভাবে বড় মৌলিক কোষ দ্বারা চিহ্নিত, যেখানে P02.2 PETRA III রশ্মি রেখার বিশ্লেষণ অনুসারে, ১৫২টি জলের অণু রয়েছে।

KRISS-এর বিজ্ঞানী গিউন উ লি (Geun Woo Lee) বিশেষভাবে উল্লেখ করেছেন যে এত দ্রুত সংকোচন জলকে তরল অবস্থায় ধরে রাখতে সাহায্য করে, এমনকি সেই চাপে যেখানে এটির ইতিমধ্যেই লেড VI (Ice VI)-এ রূপান্তরিত হওয়া উচিত ছিল। লেড VI হলো এমন একটি দশা যা শনি বা বৃহস্পতির চাঁদ, যেমন টাইটান (Titan) এবং গ্যানিমিড (Ganymede)-এর অভ্যন্তরে বিদ্যমান বলে অনুমান করা হয়। যদিও এর গঠনের চরম শর্তের কারণে দৈনন্দিন জীবনে এই আবিষ্কারের তাৎক্ষণিক ব্যবহার সীমিত, তবে জ্যোতিঃপদার্থবিজ্ঞানের (astrophysics) জন্য এর গুরুত্ব অপরিসীম। এই ধরনের চরম পরিস্থিতিতে জলের আচরণ বোঝার মাধ্যমে বরফের গ্রহ এবং তাদের উপগ্রহগুলির অভ্যন্তরীণ কাঠামো মডেলিং করার জন্য নতুন দিগন্ত উন্মোচিত হয়। এই জ্ঞান বিদ্যমান মডেলগুলির পুনর্বিবেচনার অনুঘটক হিসাবে কাজ করে, কারণ লেড XXI-এর মতো প্রতিটি নতুন দশা পদার্থের লুকানো সম্ভাবনাকে প্রতিফলিত করে।