ফাঁপা পদার্থ - বিজ্ঞানীদের ২০২৫ সালের রসায়নে নোবেল পুরস্কার জিততে সাহায্য করার মূল চাবিকাঠি

(ড্যান ট্রাই) - ২০২৫ সালের রসায়নে নোবেল পুরস্কারে তিনজন বিজ্ঞানীকে সম্মানিত করা হয়েছে যারা ধাতু-জৈব কাঠামো আবিষ্কার করেছিলেন, যা আণবিক স্তরে পদার্থ সংরক্ষণ, পৃথকীকরণ এবং প্রক্রিয়াজাতকরণের প্রযুক্তির জন্য একটি নতুন যুগের সূচনা করেছিল।

৮ অক্টোবর বিকেলে, রয়্যাল সুইডিশ একাডেমি অফ সায়েন্সেস ঘোষণা করেছে যে ২০২৫ সালের রসায়নে নোবেল পুরস্কার পেয়েছেন তিন বিজ্ঞানী, সুসুমু কিতাগাওয়া, রিচার্ড রবসন এবং ওমর এম. ইয়াঘি, ধাতব-জৈব কাঠামো (MOFs) উন্নয়নে তাদের অগ্রণী অবদানের জন্য।

২০২৫ সালে রসায়নে নোবেল পুরস্কার বিজয়ী তিন বিজ্ঞানীর প্রতিকৃতি।

নোবেল অ্যাসেম্বলির মতে, এটি পদার্থ বিজ্ঞানের সম্পূর্ণ নতুন ভাষা গঠনের ক্ষেত্রে একটি মোড়। ধাতু এবং জৈব যৌগগুলি জটিলভাবে সংযুক্ত হয়ে ছিদ্রযুক্ত নেটওয়ার্ক তৈরি করে যা অণু সংরক্ষণ, পৃথকীকরণ এবং রূপান্তর করতে সক্ষম - আধুনিক শক্তি, পরিবেশগত এবং রাসায়নিক প্রযুক্তিতে বিপ্লবী হিসাবে বিবেচিত একটি দিক।

ধাতু এবং জৈব পদার্থের জাদুকরী সমন্বয়

ধাতব-জৈব কাঠামো হল স্ফটিক কাঠামো যা ধাতব আয়ন বা ধাতব ক্লাস্টার দিয়ে তৈরি যা জৈব লিঙ্কারের সাথে একটি সুশৃঙ্খল, পুনরাবৃত্তিমূলক কাঠামোতে সংযুক্ত থাকে, যা একটি ত্রিমাত্রিক নেটওয়ার্ক তৈরি করে।

ধাতব নোড এবং বন্ধন অণুর মধ্যবর্তী স্থানে, বড় বড় শূন্যস্থান থাকে, যা এই উপাদানটিকে অত্যন্ত ছিদ্রযুক্ত করে তোলে। ঐতিহ্যবাহী কঠিন পদার্থের বিপরীতে, ধাতব-জৈব কাঠামোর পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল প্রতি গ্রামে হাজার হাজার বর্গমিটারে পৌঁছাতে পারে।

ধাতব-জৈব কাঠামোর ভিতরে ফাঁপা কাঠামো (ছবি: এমওএফ টেকনোলজিস)।

২০১৭ সালে কেমিস্ট্রি ওয়ার্ল্ড ম্যাগাজিনের সাথে কথা বলার সময়, অধ্যাপক ওমর ইয়াঘি বলেছিলেন যে কিছু MOF-এর ছিদ্রতা ১০,০০০ বর্গমিটার/গ্রামে পৌঁছাতে পারে (অন্যান্য ছিদ্রযুক্ত পদার্থের তুলনায় ১০ গুণ বেশি), এক গ্রাম MOF-এর অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল প্রায় দুটি আমেরিকান ফুটবল মাঠের সমান। এই বৈশিষ্ট্যটিই MOF-গুলিকে নিয়ন্ত্রিত পদ্ধতিতে অণু শোষণ, সঞ্চয় বা পৃথক করার ক্ষমতা দেয়, যা জিওলাইট বা সিলিকার মতো অন্যান্য ছিদ্রযুক্ত পদার্থের তুলনায় অনেক উন্নত।

নোবেল কমিটির মতে, এগুলি "অভূতপূর্ব ছিদ্রযুক্ত পদার্থ, তবুও তাদের স্ফটিক কাঠামোর স্থিতিশীলতা এবং স্থায়িত্ব বজায় রাখে।" জৈব যৌগের নমনীয়তা এবং ধাতুর স্থায়িত্বকে একত্রিত করার ক্ষমতার জন্য ধন্যবাদ, ধাতু-জৈব কাঠামো একবিংশ শতাব্দীর রসায়নের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কারগুলির মধ্যে একটি হয়ে উঠেছে।

ধারণা থেকে বৈজ্ঞানিক বিপ্লব

ধাতু-জৈব কাঠামোর বিকাশ তিন দশকেরও বেশি সময় ধরে বিস্তৃত একটি গল্প, যা ১৯৮০ এর দশকের শেষের দিকে মেলবোর্ন (অস্ট্রেলিয়া) বিশ্ববিদ্যালয়ে রিচার্ড রবসনের প্রথম পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে শুরু হয়েছিল।

তিনি প্রথম ধাতব-জৈব কাঠামো নির্মাণের পথিকৃৎ ছিলেন, বুঝতে পেরেছিলেন যে জৈব অণুর সাথে ধাতব আয়নগুলিকে সংযুক্ত করার ফলে এক, দুই বা তিন মাত্রায় বিস্তৃত স্ফটিক কাঠামো তৈরি হতে পারে। যাইহোক, এই প্রাথমিক পদার্থগুলি প্রায়শই অস্থির ছিল এবং দ্রাবক বা উচ্চ তাপমাত্রার সংস্পর্শে এলে ভেঙে পড়ত।

ধাতব আয়ন এবং জৈব অণুগুলিকে সাবধানে একত্রিত করে একটি ধাতব টেট্রাহেড্রাল কাঠামোর অনুরূপ কাঠামো তৈরি করা হয় (ছবি: রয়েল সুইডিশ একাডেমি অফ সায়েন্সেস)।

১৯৯০-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে, কিয়োটো বিশ্ববিদ্যালয়ের তৎকালীন অধ্যাপক সুসুমু কিতাগাওয়া প্রমাণ করেছিলেন যে গ্যাস তার তৈরি ধাতব-জৈব স্ফটিক কাঠামোর ভিতরে প্রবেশ করতে এবং চলাচল করতে পারে। এটি ছিল একটি বড় অগ্রগতি, যা প্রথমবারের মতো প্রমাণ করেছিল যে কঠিন পদার্থগুলি তাদের চারপাশের পরিবেশের সাথে গতিশীলভাবে যোগাযোগ করতে পারে।

এই সময়কালে, একজন তরুণ আমেরিকান রসায়নবিদ ওমর এম. ইয়াঘি একটি সংশ্লেষণ পদ্ধতি উদ্ভাবন করেন যা সুনির্দিষ্টভাবে সংজ্ঞায়িত কাঠামো সহ স্থিতিশীল, তাপীয়ভাবে স্থিতিশীল ধাতু-জৈব কাঠামো তৈরি করে। তিনি "জালিকার রসায়ন" ধারণার ভিত্তি স্থাপন করেন - একটি পদ্ধতি যা আণবিক বিল্ডিং ব্লকগুলিকে ইচ্ছাকৃতভাবে সংযুক্ত করে পূর্বনির্ধারিত বৈশিষ্ট্য সহ স্ফটিক জালি তৈরি করে।

ইয়াঘি কর্তৃক তৈরি একটি স্থিতিশীল পদার্থ, MOF-5-এর গঠনে ঘনক্ষেত্র রয়েছে (ছবি: রয়েল সুইডিশ একাডেমি অফ সায়েন্সেস)।

তিনজন বিজ্ঞানীর অবদানের জন্য ধন্যবাদ, গবেষণার এই নতুন ক্ষেত্রটি আধুনিক পদার্থ রসায়নে একটি স্বাধীন দিকে বিকশিত হয়েছে, যেখানে হাজার হাজার ধাতব-জৈব কাঠামো কাঠামো সংশ্লেষিত এবং অনেক উচ্চ-প্রযুক্তির ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা হয়েছে।

শতাব্দীর আবিষ্কারের বর্ধিত প্রয়োগ

গবেষণাটি দেখায় যে, তাদের "ছিদ্রযুক্ত কিন্তু শক্তিশালী" বৈশিষ্ট্যের কারণে, ধাতু-জৈব কাঠামো এমন অনেক ভূমিকা নিতে পারে যা আগে কঠিন পদার্থের জন্য অসম্ভব ছিল।

নোবেল কমিটির প্রেস বিজ্ঞপ্তিতে বলা হয়েছে যে ধাতব-জৈব কাঠামোগুলি তাদের ছিদ্রযুক্ত কাঠামোতে CO₂ শোষণ এবং সংরক্ষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা গ্রিনহাউস গ্যাস নির্গমন কমাতে সাহায্য করে। কিছু ধাতব-জৈব কাঠামো শুষ্ক, মরুভূমির বাতাস থেকে জলীয় বাষ্প ধারণ করতে পারে, শুধুমাত্র বাতাসের প্রাকৃতিক আর্দ্রতা ব্যবহার করে, সৌরশক্তিকে পরিষ্কার জলে রূপান্তরিত করতে পারে। এটি এমন অঞ্চলের জন্য বিশেষভাবে কার্যকর প্রযুক্তি হিসাবে বিবেচিত হয় যেখানে জলের সংস্থান কম।

তাদের উচ্চ পৃষ্ঠতল ক্ষেত্রফল এবং নির্বাচনীতার জন্য ধন্যবাদ, MOF গুলি উদ্বায়ী জৈব যৌগগুলিকে ফিল্টার করতে, বর্জ্য জল থেকে ভারী ধাতু বা বিষাক্ত রাসায়নিক অপসারণ করতে এবং হিলিয়াম বা হাইড্রোজেনের মতো মহৎ গ্যাসগুলিকে পৃথক করতেও ব্যবহৃত হয়। বিজ্ঞানীরা এখন শক্তি সঞ্চয়ের জন্য ধাতু-জৈব কাঠামো অন্বেষণ করছেন, বিশেষ করে হাইড্রোজেন এবং মিথেন - দুটি সম্ভাব্য পরিষ্কার জ্বালানি।

ইয়াঘি গবেষণাগারের সদস্যরা (ছবি: ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, বার্কলে)।

উল্লেখ্য, অধ্যাপক ওমর ইয়াঘি ২০২১ সালে "উদীয়মান ক্ষেত্রে অসাধারণ সাফল্যের সাথে উদ্ভাবক" (নতুন ক্ষেত্র নিয়ে গবেষণাকারী বিজ্ঞানী) বিভাগে ভিনফিউচার পুরস্কারও জিতেছিলেন।

ভিয়েতনামের জন্য MOF-এর উপর গবেষণাকে একটি সম্ভাব্য উন্নয়নের দিক হিসেবে বিবেচনা করা হয়, কারণ দেশটি সবুজ রূপান্তরকে উৎসাহিত করছে এবং শক্তি, পরিবেশগত এবং জৈব চিকিৎসা শিল্পের জন্য উন্নত উপকরণ তৈরি করছে।

ভিনফিউচার ইনোভাকানেক্টের মতো প্রোগ্রামের মাধ্যমে, ভিয়েতনামী বিজ্ঞানীরা আন্তর্জাতিক গবেষণা সম্প্রদায়ের সাথে সরাসরি সংযোগ স্থাপনের সুযোগ পেয়েছেন, এমওএফ, পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারি বা কার্বন ক্যাপচারের মতো উদীয়মান ক্ষেত্রগুলিতে সহযোগিতা সম্প্রসারণ করছেন।

প্রথম ভিনফিউচার পুরস্কার প্রদান অনুষ্ঠানে অধ্যাপক ওমর ইয়াঘি।

২০২৫ সালের নোবেল পুরস্কার ঘোষণার সময়, রসায়নের নোবেল কমিটির চেয়ারম্যান অধ্যাপক হাইনার লিংক বলেন:

"ধাতব-জৈব কাঠামোর বিশাল সম্ভাবনা রয়েছে, যা নতুন উদ্দেশ্যে কাস্টমাইজড বৈশিষ্ট্য সহ ইঞ্জিনিয়ারড উপকরণ তৈরির অভূতপূর্ব সুযোগ উন্মুক্ত করে।"

এই উপকরণগুলি বায়ু দূষণ, জলবায়ু পরিবর্তন, বিশুদ্ধ পানির অভাব এবং নবায়নযোগ্য জ্বালানি সঞ্চয়ের মতো বিশ্বব্যাপী চ্যালেঞ্জগুলি সমাধানে সহায়তা করার প্রতিশ্রুতি দেয় - যা একবিংশ শতাব্দীতে মানবজাতির মুখোমুখি সমস্যা।

২০২৫ সালের রসায়নে নোবেল পুরস্কারের বার্তা

২০২৫ সালের রসায়নে নোবেল পুরষ্কার কেবল তিনজন অসামান্য বিজ্ঞানীকে সম্মানিত করে না, বরং পদার্থ বিজ্ঞানে চিন্তাভাবনার একটি নতুন উপায়, একটি গভীর বার্তাও পাঠায়: "শূন্যতা" আর কেবল একটি অর্থহীন শূন্যতা নয়, বরং সম্ভাবনায় পূর্ণ।

বৈজ্ঞানিক দৃষ্টিকোণ থেকে, ধাতু-জৈব কাঠামোর আবিষ্কার বস্তু আবিষ্কার থেকে নতুন উপকরণ তৈরির দিকে একটি পরিবর্তনের প্রতিনিধিত্ব করে। মানুষ আর প্রকৃতির উপর সম্পূর্ণ নির্ভরশীল নয়, তবে একটি নির্দিষ্ট উদ্দেশ্যে কাঠামো এবং কার্যকারিতা সহ নতুন উপকরণ ডিজাইন করতে পারে।

ধাতু-জৈব কাঠামোর প্রভাব বর্তমান প্রয়োগের মধ্যেই সীমাবদ্ধ নয়, বরং এটি একটি নতুন প্রজন্মের উপকরণের বিকাশের পথও প্রশস্ত করে, যেমন: কোভ্যালেন্ট জৈব কাঠামো (COFs) এবং জিওলিটিক ইমিডাজোলেট কাঠামো (ZIFs)- যা ভবিষ্যতে একই রকম, এমনকি উন্নততর ক্ষমতাসম্পন্ন।

আরও অনেক ধরণের MOF কাঠামো সংশ্লেষিত করা হয়েছে, প্রতিটি নিজস্ব কার্য সম্পাদন করে (ছবি: দ্য রয়েল সুইডিশ একাডেমি অফ সায়েন্সেস)।

ছোট ছোট ল্যাবরেটরি যেখানে প্রথম স্ফটিকগুলি জন্মানো হয়েছিল, সেখান থেকে শুরু করে এমন বস্তুগত ব্যবস্থার দৃষ্টিভঙ্গি যা বিষাক্ত গ্যাস ফিল্টার করতে পারে, বাতাস থেকে "জল নিঃসরণ" করতে পারে এবং শক্তি সঞ্চয় করতে পারে, ধাতু-জৈব কাঠামো বিকাশের যাত্রা আধুনিক বিজ্ঞানের চেতনার উদাহরণ দেয়: উদ্ভাবন, আন্তঃবিষয়ক সহযোগিতা এবং টেকসই মূল্যের জন্য একটি চালিকাশক্তি।

সূত্র: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/vat-lieu-rong-chia-khoa-giup-cac-nha-khoa-hoc-gianh-nobel-hoa-hoc-2025-20251009215157748.htm