आणविक मशीनें

Thread Content

आणविक मशीनें क्या हैं? फुदान विश्वविद्यालय के रसायन विभाग के प्रोफेसर ली झानटिंग के अनुसार, सरल शब्दों में, आणविक मशीनें वे मशीनें हैं जो आणविक स्तर पर, एक या कई आणविकों की गति के माध्यम से, बृहत्तर स्तर पर मशीनों की गति को संभव बनाती हैं। ली झानटिंग ने बताया कि पहले पुरस्कार विजेता, प्रोफेसर जीन-पियरे सोवाज़े के मार्गदर्शक को 1987 में “सुपरमॉलिक्यूलर रसायन विज्ञान” के क्षेत्र में नोबेल रसायन विज्ञान पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। इस बार, प्रोफेसर जीन-पियरे सोवाज़ का योगदान यह है कि उन्होंने आणविक मशीनों के विकास के क्षेत्र में सबसे पहले काम शुरू किया। वर्ष 1983 में, उन्होंने सहसंयोजन की प्रक्रिया का उपयोग करके अतिआणविक संरचनाएँ बनाईं; इस तरह उन्होंने दो वलयाकार अणुओं को आपस में जोड़कर एक श्रृंखला बना ली। किसी मशीन को कार्य पूरा करने हेतु, उसके विभिन्न घटकों के बीच आपस में गति करने की क्षमता होना आवश्यक है। ये दोनों वलयाकार आकृतियाँ ठीक इसी आवश्यकता को पूरा करती हैं। पूर्वी चीन विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के रसायन एवं आणविक इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर, चीनी विज्ञान अकादमी के सदस्य तियान हे कहते हैं कि 1991 में, अमेरिकी रसायनज्ञ स्टोडार्ट ने सबसे पहले “आणविक शटल” नामक अवधारणा का प्रस्ताव दिया। इस अवधारणा के अनुसार, एक कठोर छड़-जैसे आकार के आणविक संरचना पर एक बड़ा आणविक वलय – रोटैनियम – लगा होता है; और यह बड़ा आणविक वलय उस छड़-जैसी संरचना पर आगे-पीछे घूम सकता है। “ऊर्जा प्रदान करने के बाद, आणविक मशीनों के विभिन्न घटक आपस में गति करने लगते हैं… ठीक वैसे ही, जैसे हमारी सामान्य मशीनें कार्य करती हैं। तीसरे विजेता, प्रोफेसर बर्नार्ड एल. फेलिंगा, वे ही व्यक्ति हैं जिन्होंने “आणविक मोटर” की खोज की। प्रकाश-नियंत्रित एकल-आणविक मोटरों के क्षेत्र में उनका योगदान अत्यंत महत्वपूर्ण रहा है। तियान हे ने बताया कि फेलिंगा द्वारा निर्मित “आणविक मोटर” में एक स्थिर आधार होता है; इस आधार के ऊपर स्थित अणु 360 डिग्री तक घूम सकते हैं। यह बाहरी दुनिया में पाए जाने वाले यांत्रिक मोटरों के समान ही है। वर्ष 1999 में, उन्होंने आणविक घूर्णन पंखे का आविष्कार किया। आणविक मोटर का उपयोग करके, उसने मोटर से 10,000 गुना बड़े आकार के एक गिलास को सफलतापूर्वक घुमाया। “इस वर्ष नोबेल रसायन विज्ञान पुरस्कार जीतने वाले तीन वैज्ञानिकों ने तीन ऐसी आणविक मशीनें विकसित की हैं, जिनकी स्थितियाँ अलग-अलग हैं। उनके अभिनव कार्यों के कारण मनुष्य को यह समझ में आया कि आणविक पदार्थों का उपयोग करके सूक्ष्म जगत में मशीनें डिज़ाइन एवं निर्मित की जा सकती हैं। ”टियान हे ने कहा। आणविक मशीनों का क्या महत्व एवं उपयोग है? आणविक मशीनों के अस्तित्व का क्या महत्व एवं उपयोग है? टियान हे कहते हैं कि जीवों की कई गतिविधियाँ, वास्तव में, आणविक मशीनों के संचालन पर ही निर्भर हैं। वैज्ञानिक, कोशिका विभाजन, डीएनए की प्रतिलिपि बनना, पदार्थों का परिवहन, मांसपेशियों का संकुचन आदि जैसी जैविक गतिविधियों का अध्ययन करते हैं। आणविक स्तर पर देखने पर पता चलता है कि ये सभी गतिविधियाँ विभिन्न आणविक “मशीनों” के कार्य का परिणाम हैं। इस प्रकार, रसायनज्ञ, जीव वैज्ञानिकों के सहयोग से, विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं का अनुकरण करने हेतु आणविक मशीनों का डिज़ाइन एवं निर्माण कर सकते हैं। आणविक मशीनों का उपयोग जानकारी संग्रहीत करने हेतु भी किया जा सकता है; इनके द्वारा “आणविक कंप्यूटर” भी बनाए जा सकते हैं। वर्ष 2007 में, स्टोडार्ट ने अपनी टीम के साथ मिलकर ऐसा आणविक चिप विकसित किया, जिसमें जानकारी को अत्यधिक घनत्व पर संग्रहीत किया जा सकता है। इस चिप की संग्रहण क्षमता, वर्ष 2020 में उपलब्ध सिलिकॉन-आधारित चिपों के स्तर के बराबर थी। पूर्वी चीन के विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के रसायन एवं आणविक इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर क्वू दा-हुई के अनुसार, सिलिकॉन-आधारित चिपों में सूचना भंडारण की घनत्व, मोर नियम के अनुसार ही होती है (यानी, कीमत स्थिर रहने पर, इंटीग्रेटेड सर्किटों में संग्रहीत किए जा सकने वाले घटकों की संख्या एवं उनका प्रदर्शन, हर 18–24 महीनों में दोगुना हो जाता है)। लेकिन इस नियम के विकास में कुछ बाधाएँ हैं। वहीं, आणविक चिपों में आणविक स्तर पर ही सूचना भंडारण संभव है; इसलिए ये मोर नियम के अधीन नहीं होतीं, और इनमें सूचना भंडारण की घनत्व, सिलिकॉन-आधारित चिपों की तुलना में काफी अधिक होती है। नोबेल पुरस्कार समिति का कहना है कि वर्तमान में “आणविक मशीनें” केवल अवधारणात्मक स्तर पर ही मौजूद हैं। हालाँकि, अभी तक इनका कोई वास्तविक उपयोग नहीं हुआ है। आने वाले समय में ये मानव जीवन को कैसे बदल सकती हैं? बताया गया है कि इसका उपयोग बीमारियों के अधिक सटीक पता लगाने, दवाओं के वितरण, अत्यधिक घनत्व वाली जानकारी के संग्रहण, ऊर्जा संग्रहण, नए सामग्रियों, सेंसरों आदि जैसे कई क्षेत्रों में किया जा सकता है; इसकी उपयोगिता असीमित है।