বিজ্ঞানীরা রাসায়নিক প্রক্রিয়ার সময় একটি একক ইলেকট্রনের গতিবিধি সরাসরি চিত্রিত করার ক্ষেত্রে এক যুগান্তকারী অগ্রগতি অর্জন করেছেন। এই অত্যাধুনিক গবেষণাটি অতি দ্রুত এক্স-রে স্পন্দন ব্যবহার করে সম্পন্ন হয়েছে, যা পূর্বে অধরা থাকা রাসায়নিক বিক্রিয়ার মূল চালিকাশক্তি, অর্থাৎ যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলির আচরণকে প্রথমবারের মতো দৃশ্যমান করেছে। এই গুরুত্বপূর্ণ কাজটি ২০ আগস্ট, ২০২৫ তারিখে প্রখ্যাত প্রকাশনা ফিজিক্যাল রিভিউ লেটার্স-এ প্রকাশিত হয়েছে।
গবেষকরা অ্যামোনিয়া অণুর বিয়োজন প্রক্রিয়ার ঠিক সেই মুহূর্তে একটি যোজ্যতা ইলেকট্রনের নড়াচড়া পর্যবেক্ষণ করার উপর মনোযোগ কেন্দ্রীভূত করেছিলেন। এই অর্জন রাসায়নিক বিক্রিয়ার মৌলিক প্রক্রিয়াগুলি বোঝার ক্ষেত্রে নতুন দিগন্ত উন্মোচন করেছে। পূর্বে, এক্স-রে বিক্ষেপণ পদ্ধতি মূলত পরমাণু এবং তাদের মিথস্ক্রিয়াকে স্থির করার জন্য ব্যবহৃত হত, কারণ এটি আণুবীক্ষণিক স্তরে দ্রুত পরিবর্তনগুলি ধারণ করতে সক্ষম। তবে, এই পদ্ধতিটি মূলত অভ্যন্তরীণ ইলেকট্রনগুলির সাথে মিথস্ক্রিয়া করত, যার ফলে রাসায়নিক রূপান্তরে মূল অংশগ্রহণকারী যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলি দৃষ্টির বাইরে থেকে যেত। বিজ্ঞানীরা এখন এই সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করেছেন, যা এই বাহ্যিক কণাগুলির সরাসরি পর্যবেক্ষণ সম্ভব করে তুলেছে।
পদার্থবিজ্ঞানের গবেষক এবং এই কাজের প্রধান লেখক ইয়ান গাবালস্কি উল্লেখ করেছেন যে, যোজ্যতা ইলেকট্রনের আচরণের গভীর অধ্যয়ন ফার্মাসিউটিক্যাল এজেন্টগুলির বিকাশে অপ্টিমাইজেশন, আরও স্থিতিশীল রাসায়নিক প্রযুক্তির প্রবর্তন এবং উন্নত উপকরণ তৈরিতে সহায়তা করবে। পরীক্ষার জন্য অ্যামোনিয়া অণুটি বেছে নেওয়া হয়েছিল কারণ এর হালকা পরমাণুর গঠন অভ্যন্তরীণ ইলেকট্রনগুলির প্রভাব হ্রাস করে, যা লক্ষ্য সংকেত পর্যবেক্ষণের সম্ভাবনা বাড়ায়। এই গবেষণাটি SLAC ন্যাশনাল অ্যাক্সিলারেটর ল্যাবরেটরির লিনাক কোহেরেন্ট লাইট সোর্স (LCLS) ব্যবহার করে পরিচালিত হয়েছিল, যা শক্তিশালী এবং সংক্ষিপ্ত এক্স-রে স্পন্দন তৈরি করে।
প্রাথমিকভাবে, অণুটিকে অতিবেগুনী রশ্মি দ্বারা প্রভাবিত করা হয়েছিল, যা একটি ইলেকট্রনকে উচ্চতর শক্তি স্তরে স্থানান্তরিত করে এবং বিয়োজন প্রক্রিয়া শুরু করে। এরপর, এক্স-রে রশ্মি ইলেকট্রন মেঘের নড়াচড়া স্থির করে, যা বিক্রিয়ার গতিবিদ্যা প্রতিফলিত করে। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের কাঠামোর মধ্যে, ইলেকট্রনগুলিকে সম্ভাব্যতা মেঘ বা অরবিটাল হিসাবে বর্ণনা করা হয়। এই মেঘগুলির মধ্য দিয়ে যাওয়া এক্স-রে তরঙ্গগুলি বিক্ষিপ্ত এবং হস্তক্ষেপ করে, যা চিত্র পুনর্গঠন এবং ইলেকট্রনের গতিবিধি ট্র্যাক করার অনুমতি দেয়। প্রাপ্ত ডেটা তাত্ত্বিক মডেলগুলির সাথে তুলনা করে নিশ্চিত করা হয়েছে যে যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলিই পর্যবেক্ষণ করা পরিবর্তনগুলিতে মূল ভূমিকা পালন করে।
ভবিষ্যতে, দলটি প্রযুক্তিটিকে আরও জটিল, ত্রিমাত্রিক পরিবেশে অভিযোজিত করার লক্ষ্য রাখে, যা রিজেনারেটিভ মেডিসিনের মতো ক্ষেত্রে ব্যবহারিক প্রয়োগের দিকে নিয়ে যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, এটি টিস্যু পুনরুদ্ধার বা ব্যক্তিগত চাহিদা অনুযায়ী কৃত্রিম কাঠামো তৈরিতে সহায়তা করতে পারে, যা স্বাস্থ্যসেবার সম্ভাবনাকে প্রসারিত করবে। এই অগ্রগতি রাসায়নিক সংশ্লেষণ এবং নতুন উপকরণ তৈরির পদ্ধতিতে বিপ্লব ঘটাতে পারে, কারণ এটি বিজ্ঞানীদের রাসায়নিক বিক্রিয়ার সূক্ষ্ম পর্যায়গুলি বুঝতে এবং নিয়ন্ত্রণ করতে সক্ষম করবে। এই প্রযুক্তিটি একটি আণবিক স্তরের চলচ্চিত্র তৈরির মতো, যা প্রকৃতির মৌলিক প্রক্রিয়াগুলির উপর আলোকপাত করে।