મોસ્કો: મોસ્કો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ફિઝિક્સ એન્ડ ટેક્નૉલૉજી (MIPT)ના વૈજ્ઞાનિકોએ દૃશ્યમાન સૂર્યપ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને પાણીને શુદ્ધ કરવામાં સક્ષમ ફોટોકેટાલિસ્ટનો નવો વર્ગ વિકસાવ્યો છે, જે ટકાઉ જળ શુદ્ધિકરણ તકનીકોમાં એક મોટું પગલું આગળ ધપાવે છે, સંસ્થાની સત્તાવાર વેબસાઇટ અનુસાર.
આ સંશોધન આંતરરાષ્ટ્રીય ભાગીદારો સાથે મળીને MIPTના સેન્ટર ફોર ફોટોનિક્સ અને દ્વિ-પરિમાણીય સામગ્રીના નિષ્ણાતો દ્વારા હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. ના સહયોગથી કરવામાં આવ્યું હતું. ટીમે દૃશ્યમાન પ્રકાશ સ્પેક્ટ્રમની અંદર ફોટોકેટાલિટીક પ્રવૃત્તિ માટે સૌથી કાર્યક્ષમ સામગ્રીની રચનાની ઓળખ કરી, ટીવી બ્રિક્સના અહેવાલો.
ટીવી બ્રિક્સ અનુસાર, પાણીમાંથી રંગ, ફાર્માસ્યુટિકલ અવશેષો, જંતુનાશકો અને તેલના નિશાન જેવા કાર્બનિક પ્રદૂષકોને દૂર કરવા માટે ફોટોકેટાલિસિસ એક આશાસ્પદ પદ્ધતિ માનવામાં આવે છે. જો કે, મોટાભાગના હાલના ફોટોકેટાલિસ્ટ્સ મુખ્યત્વે અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ હેઠળ કાર્ય કરે છે, જે સૌર સ્પેક્ટ્રમના માત્ર 5 ટકા જેટલો હિસ્સો ધરાવે છે. સરખામણીમાં, દૃશ્યમાન પ્રકાશ સૂર્ય કિરણોત્સર્ગમાં લગભગ અડધો હિસ્સો ધરાવે છે, જે તેનો ઉપયોગ મોટા પાયે અને પર્યાવરણને અનુકૂળ તકનીકોના વિકાસ માટે મહત્વપૂર્ણ બનાવે છે.
આ પડકારને પહોંચી વળવા માટે, સંશોધકોએ પ્રવાહીમાં ફેમટોસેકન્ડ લેસર એબ્લેશનનો ઉપયોગ કર્યો, એક એવી તકનીક જે અલ્ટ્રા-શોર્ટ, ઉચ્ચ-ઊર્જા લેસર પલ્સનો ઉપયોગ કરીને સામગ્રીની સપાટીને બાષ્પીભવન કરે છે. વરાળને બાદમાં કન્ડેન્સ કરવામાં આવે છે અને ઑપ્ટિમાઇઝ ઇલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મો સાથે નેનોપાર્ટિકલ્સમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. અગત્યની રીતે, પ્રક્રિયા સ્વચ્છ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ સંશ્લેષણ પદ્ધતિને સુનિશ્ચિત કરીને, સર્ફેક્ટન્ટ્સની જરૂરિયાત વિના પાણીમાં સ્થિર કોલોઇડલ સોલ્યુશન ઉત્પન્ન કરે છે.
વૈજ્ઞાનિકોએ બે નિઓબિયમ આધારિત સંયોજનોનો અભ્યાસ કર્યો, નિઓબિયમ પેન્ટોક્સાઇડ (Nb₂O₅) અને લિથિયમ નિયોબેટ (LiNbO₃). તારણો દર્શાવે છે કે લેસર પ્રક્રિયા દરેક પદાર્થને અલગ રીતે બદલી નાખે છે. Nb₂O₅એ તેની સ્ફટિકીય રચના ગુમાવી દીધી અને સંપૂર્ણપણે આકારહીન બની ગયું, જ્યારે વધુ થર્મોડાયનેમિકલી સ્થિર LiNbO₃એ તેની સ્ફટિકીય રચના જાળવી રાખી પરંતુ નિયંત્રિત બિંદુ ખામીઓ વિકસાવી.
જ્યારે આકારહીન સામગ્રી પ્રકાશ-પ્રેરિત ચાર્જ કેરિયર્સને ઝડપથી શોષી લે છે અને નિષ્ક્રિય કરે છે, ત્યારે સ્ફટિકીય માળખામાં નિયંત્રિત ખામીઓ દૃશ્યમાન પ્રકાશના શોષણને વધારે છે અને ચાર્જ કેરિયર્સના જીવનકાળને લંબાવે છે. આનાથી પ્રદૂષકોને અસરકારક રીતે વિઘટન કરતી પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રજાતિઓની રચના કરવાની મંજૂરી મળે છે.
પ્રયોગશાળાના પ્રયોગો દર્શાવે છે કે લિથિયમ નિયોબેટ-આધારિત નેનોકેટાલિસ્ટે આકારહીન નિઓબિયમ ઓક્સાઇડની તુલનામાં રંગના વિઘટનના દરમાં 2.3 ગણો વધારો કર્યો છે, જે 150 મિનિટમાં 90 ટકા શુદ્ધિકરણ પ્રાપ્ત કરે છે. સંશોધકો આ પદ્ધતિને વધુ ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાનો અને તેને સૌર-સંચાલિત જળ શુદ્ધિકરણ કાર્યક્રમોમાં વિસ્તૃત કરવાનો ધ્યેય રાખે છે.
