ఆరోగ్య వార్తలు | సూర్యరశ్మిని ఇంధనంగా మార్చగల సామర్థ్యం ఉన్న పదార్థాల కోసం శోధనను వేగవంతం చేయడానికి శాస్త్రవేత్తలు గణన పద్ధతిని అన్లాక్ చేస్తారు
వాషింగ్టన్ DC [US]మార్చి 16 (ANI): సూర్యరశ్మిని ఉపయోగకరమైన రసాయన శక్తిగా మార్చగల సామర్థ్యం గల తదుపరి తరం పదార్థాల కోసం అన్వేషణను వేగవంతం చేసే శక్తివంతమైన కొత్త గణన పద్ధతిని శాస్త్రవేత్తలు అభివృద్ధి చేశారు.
ఈ పని కనిపించే కాంతిని గ్రహించి హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మార్పిడి మరియు హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ సంశ్లేషణ వంటి ప్రతిచర్యలను నడపగల కార్బన్ నైట్రైడ్ పదార్థాల యొక్క మంచి తరగతి పాలీహెప్టాజైన్ ఇమైడ్స్పై దృష్టి పెడుతుంది.
53 వేర్వేరు లోహ అయాన్లు ఈ పదార్థాల నిర్మాణం మరియు ఎలక్ట్రానిక్ ప్రవర్తనను ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయో విశ్లేషించడం ద్వారా, పరిశోధకులు ఏ కలయికలు ఉత్తమంగా పనిచేస్తాయో అంచనా వేసే ఫ్రేమ్వర్క్ను రూపొందించారు.
సూర్యకాంతి యొక్క విస్తారమైన సరఫరాను ఉపయోగకరమైన రసాయన శక్తిగా మార్చడానికి ఫోటోకాటాలిసిస్ ఒక మంచి మార్గాన్ని అందిస్తుంది. పెరుగుతున్న దృష్టిని ఆకర్షించే పదార్థాలలో పాలీహెప్టాజైన్ ఇమైడ్లు ఉన్నాయి, ఇవి నిర్మాణాత్మక మరియు క్రియాత్మక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి ఫోటోకాటలిటిక్ ప్రతిచర్యలకు వాటిని ప్రత్యేకంగా ప్రభావవంతంగా చేస్తాయి.
ఇది కూడా చదవండి | అనయ బంగర్ స్కిన్ గ్రాఫ్ట్ వాగినోప్లాస్టీ చేయించుకోవలసి ఉంది, శస్త్రచికిత్సకు ముందే షేర్ల అప్డేట్ (వీడియో చూడండి).
ఇటీవలి వరకు, శాస్త్రవేత్తలు వారి నిర్మాణంలో మార్పులు ఈ కుటుంబంలోని అనేక పదార్థాలలో వారి ఎలక్ట్రానిక్ మరియు ఆప్టికల్ ప్రవర్తనను ఎలా ప్రభావితం చేస్తారనే దానిపై పరిమిత అంతర్దృష్టిని మాత్రమే కలిగి ఉన్నారు.
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) వద్ద సెంటర్ ఫర్ అడ్వాన్స్డ్ సిస్టమ్స్ అండర్స్టాండింగ్ (CASUS) బృందం నేతృత్వంలోని పరిశోధకులు ఇప్పుడు ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి నమ్మదగిన మరియు పునరుత్పాదక సైద్ధాంతిక విధానాన్ని ప్రవేశపెట్టారు.
వారి అంచనాలు నిజమైన పదార్థ నమూనాలపై కొలతల ద్వారా ధృవీకరించబడ్డాయి. ఈ పురోగతి పాలీహెప్టాజైన్ ఇమిడ్లపై పరిశోధనను గణనీయంగా వేగవంతం చేయగలదని మరియు ఈ రంగంలో వేగవంతమైన వృద్ధికి దారితీస్తుందని బృందం విశ్వసిస్తుంది.
కార్బన్ నైట్రైడ్ పదార్థాలు మరియు కనిపించే కాంతి శోషణ
పాలీహెప్టాజైన్ ఇమిడ్లు కార్బన్ నైట్రైడ్ల విస్తృత తరగతికి చెందినవి. ఈ పదార్థాలు గ్రాఫేన్ను పోలి ఉండే లేయర్డ్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి కానీ నత్రజని అధికంగా ఉండే రింగ్-ఆకారపు పరమాణు యూనిట్ల నుండి నిర్మించబడ్డాయి.
గ్రాఫేన్ అసాధారణమైన విద్యుత్ వాహకతకు ప్రసిద్ధి చెందినప్పటికీ, ఇది ఫోటోకాటలిస్ట్గా బాగా పనిచేయదు. పాలీహెప్టాజైన్ ఇమిడ్లు కీలకమైన రీతిలో విభిన్నంగా ఉంటాయి.
వారి ఎలక్ట్రానిక్ బ్యాండ్ ఖాళీలు వాటిని కనిపించే కాంతిని గ్రహించడానికి అనుమతిస్తాయి, ఇది సూర్యకాంతితో నడిచే రసాయన ప్రతిచర్యలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.
కార్బన్ నైట్రైడ్ పదార్థాలు అనేక ఆచరణాత్మక ప్రయోజనాలను కూడా అందిస్తాయి. అవి ఉత్పత్తి చేయడానికి చాలా చౌకగా ఉంటాయి, విషపూరితం కానివి మరియు ఉష్ణ స్థిరంగా ఉంటాయి. అయినప్పటికీ, ఈ పదార్థాల యొక్క ప్రారంభ సంస్కరణలు ఫోటోకాటలిస్ట్ల వలె బాగా పని చేయలేదు ఎందుకంటే వాటి అంతర్గత లక్షణాలు సమర్థవంతమైన ఛార్జ్ విభజనను పరిమితం చేస్తాయి.
ఫోటాన్ ఒక పదార్థాన్ని తాకినప్పుడు, అది ఎలక్ట్రాన్ను ఉత్తేజపరుస్తుంది మరియు దానిని దాని అసలు స్థానం నుండి దూరంగా తరలించి, ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన రంధ్రాన్ని వదిలివేస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్ రంధ్రంతో త్వరగా కలిసిపోయినట్లయితే, రసాయన ప్రతిచర్యలకు బదులుగా శక్తి వేడిగా లేదా కాంతిగా మాత్రమే విడుదల చేయబడుతుంది.
“పాజిటివ్గా చార్జ్ చేయబడిన లోహ అయాన్లను కలిగి ఉన్న పాలీహెప్టాజైన్ ఇమైడ్లు గణనీయంగా మెరుగైన ఛార్జ్ విభజనను ప్రదర్శిస్తాయి. ఈ ఫీచర్ వాటిని ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలకు అత్యంత అనుకూలంగా మారుస్తుంది,” అని మొదటి రచయిత డాక్టర్ జహ్రా హజియాహ్మది చెప్పారు.
అనేక ఫోటోకాటలిటిక్ ప్రక్రియల ఆర్థిక సామర్థ్యాన్ని అన్లాక్ చేయడానికి మెరుగైన పదార్థాలు అవసరం. నీటి విభజన (హైడ్రోజన్ను ఇంధనంగా ఉత్పత్తి చేయడానికి), కార్బన్ డయాక్సైడ్ తగ్గింపు (ప్రాథమిక కార్బోహైడ్రేట్లను ఇంధనాలు లేదా పారిశ్రామిక రసాయనాలుగా ఉత్పత్తి చేయడానికి) మరియు హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ ఉత్పత్తి (ప్రాథమిక పారిశ్రామిక రసాయనంగా) ఉన్నాయి.
ఒక నిర్దిష్ట ప్రతిచర్య కోసం బాగా పనిచేసే పాలీహెప్టాజైన్ ఇమైడ్ ఉత్ప్రేరకం రూపకల్పనకు దాని నిర్మాణం యొక్క అనేక అంశాలపై జాగ్రత్తగా నియంత్రణ అవసరం. ప్రయోగశాలలో సాధ్యమయ్యే ప్రతి మెటీరియల్ అభ్యర్థిని సృష్టించడం మరియు పరీక్షించడం అవాస్తవంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, అవకాశాలను తగ్గించడంలో గణన పద్ధతులు ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.
“డిజైన్ స్పేస్ అపారమైనది” అని CASUS డైరెక్టర్, CASUS పరిశోధన బృందం “థియరీ ఆఫ్ కాంప్లెక్స్ సిస్టమ్స్” అధిపతి మరియు అధ్యయనం యొక్క సీనియర్ రచయిత ప్రొఫెసర్ థామస్ D. కుహ్నే వివరించారు. “ఉదాహరణకు ఉపరితలంపై క్రియాత్మక సమూహాలను జోడించవచ్చు లేదా ఆక్సిజన్ లేదా ఫాస్పరస్ అణువులతో నిర్దిష్ట నత్రజని లేదా కార్బన్ అణువులను ప్రత్యామ్నాయం చేయవచ్చు.”
కుహ్నే యొక్క పరిశోధనా బృందం సంక్లిష్ట పదార్థాల రసాయన మరియు భౌతిక ప్రవర్తనను సమర్థవంతంగా మరియు ఖచ్చితంగా పునరుత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండేలా రూపొందించబడిన అధునాతన సంఖ్యా పద్ధతులను అభివృద్ధి చేస్తోంది.
53 మెటల్ అయాన్లను క్రమపద్ధతిలో పరీక్షిస్తోంది
పాలీహెప్టాజైన్ ఇమైడ్స్ యొక్క నిర్వచించే లక్షణం పదార్థం లోపల ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన రంధ్రాల ఉనికి. ఈ రంధ్రాలు సానుకూలంగా చార్జ్ చేయబడిన లోహ అయాన్లను హోస్ట్ చేయగలవు, ఇది ఉత్ప్రేరక పనితీరును గణనీయంగా పెంచుతుంది.
వివిధ లోహ అయాన్లు ఈ పదార్థాల యొక్క ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాలను ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయనే దానిపై మొదటి సమగ్ర పరిశోధనను హాజియాహ్మది యొక్క పని సూచిస్తుంది. అధ్యయనం మొత్తం 53 లోహ అయాన్లను పరిశీలించింది, అవి నిర్మాణంలో (విమానంలో లేదా పొరల మధ్య) ఎక్కడ కూర్చుంటాయో మరియు అవి పదార్థం యొక్క జ్యామితిని ఎలా మారుస్తాయో (వక్రీకరణకు దారి తీస్తుంది లేదా కాదు) ఆధారంగా వాటిని వర్గీకరిస్తుంది.
“సాంప్రదాయ మోడలింగ్ విధానాలకు మించిన నమ్మకమైన మరియు పునరుత్పాదక గణన ఫ్రేమ్వర్క్ను మేము ఉపయోగించాము” అని హజియామది చెప్పారు.
“ఫోటోక్యాటలిస్ట్ల యొక్క ప్రామాణిక గణన అధ్యయనాలు సాధారణంగా గ్రౌండ్-స్టేట్ ప్రాపర్టీస్పై దృష్టి పెడతాయి మరియు ఫోటోకాటాలిసిస్ అంతర్గతంగా ఫోటోఎక్సైటెడ్ ఛార్జ్ క్యారియర్లచే నడపబడుతున్నప్పటికీ, ఉత్తేజిత-స్టేట్ ఎఫెక్ట్లను విస్మరిస్తాయి. ప్రత్యేకంగా, మేము అనేక-శరీర పెర్టర్బేషన్ థియరీ పద్ధతులను ఉపయోగిస్తాము,” హజియాహ్మది జోడించారు.
ఈ పద్ధతులు కణ పరస్పర చర్యలను కలిగి లేని సరళీకృత నమూనా వ్యవస్థతో ప్రారంభమవుతాయి. పరస్పర చర్యలు చిన్న దిద్దుబాట్లుగా జోడించబడతాయి, పెద్ద సంఖ్యలో కణాలు ఒకదానికొకటి ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయో అంచనా వేయడానికి పరిశోధకులను అనుమతిస్తుంది.
ఇటువంటి గణనలకు గణనీయమైన కంప్యూటింగ్ శక్తి అవసరం మరియు ఈ రంగంలో చాలా అరుదుగా వర్తించబడుతున్నప్పటికీ, కొత్త అధ్యయనం వాటి విలువను ప్రదర్శిస్తుంది. ఫ్రేమ్వర్క్ ఈ పదార్థాలు కాంతిని ఎలా గ్రహిస్తాయి మరియు వాటి ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం ప్రకాశంలో ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో ఖచ్చితమైన వివరణను అందిస్తుంది.
ప్రయోగాలు సైద్ధాంతిక అంచనాలను నిర్ధారిస్తాయి
వారి గణన విధానాన్ని ఉపయోగించి, వివిధ లోహ అయాన్లు పాలీహెప్టాజైన్ ఇమైడ్ నెట్వర్క్ యొక్క నిర్మాణాన్ని ఎలా మారుస్తాయో పరిశోధకులు అన్వేషించారు. అయాన్లను ప్రవేశపెట్టడం వల్ల పొరల మధ్య అంతరంలో మార్పులు మరియు స్థానిక బంధ వాతావరణాలకు మార్పులు చేయడంతో సహా కొలవగల నిర్మాణాత్మక మార్పులకు కారణమవుతుందని వారి విశ్లేషణ వెల్లడించింది.
ఈ నిర్మాణ వైవిధ్యాలు ఎలక్ట్రానిక్ బ్యాండ్ నిర్మాణం మరియు పదార్థాల ఆప్టికల్ లక్షణాలను నేరుగా ప్రభావితం చేస్తాయి, అవి కాంతిని ఎంత సమర్థవంతంగా సంగ్రహిస్తాయో ప్రభావితం చేస్తాయి.
వారి అంచనాలను పరీక్షించడానికి, బృందం ఎనిమిది పాలిహెప్టాజైన్ ఇమైడ్ పదార్థాలను సంశ్లేషణ చేసింది, ప్రతి ఒక్కటి వేరే మెటల్ అయాన్ను కలిగి ఉంటుంది. హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ ఉత్పత్తిని ఉత్ప్రేరకపరిచే సామర్థ్యం కోసం పదార్థాలు మూల్యాంకనం చేయబడ్డాయి.
“ఫలితాలు మా అంచనాలకు అధిక స్థాయి ఒప్పందాన్ని స్పష్టంగా చూపించాయి మరియు పోటీ గణన పద్ధతులను అధిగమించాయి” అని హజియాహ్మది ముగించారు.
“తదుపరి తరం ఫోటోకాటలిటిక్ టెక్నాలజీలకు అత్యంత ఆశాజనకమైన ప్లాట్ఫారమ్లలో ఒకటిగా పాలీహెప్టాజైన్ ఇమిడ్ల గురించి కొంత సందేహం ఉంటే, ఈ పని వారికి విశ్రాంతినిచ్చిందని నేను నమ్ముతున్నాను. స్థిరమైన ప్రతిచర్యల కోసం సమర్థవంతమైన పాలీహెప్టాజైన్ ఇమైడ్ ఫోటోకాటలిస్ట్ల లక్ష్య రూపకల్పన వైపు మార్గం ఇప్పుడు స్పష్టంగా ఉంది. నేను తరచుగా నమ్ముతాను.
(పై కథనం ANI సిబ్బందిచే ధృవీకరించబడింది మరియు రచించబడింది, ANI అనేది భారతదేశం, దక్షిణాసియా మరియు ప్రపంచవ్యాప్తంగా 100కి పైగా బ్యూరోలను కలిగి ఉన్న దక్షిణాసియాలోని ప్రముఖ మల్టీమీడియా వార్తా సంస్థ. ANI భారతదేశం & ప్రపంచ వ్యాప్తంగా రాజకీయాలు మరియు కరెంట్ అఫైర్స్పై తాజా వార్తలను తెస్తుంది, క్రీడలు, ఆరోగ్యం, ఫిట్నెస్, వినోదం వంటి అభిప్రాయాలు పైన కనిపించవు. తాజాగా)
