लिवरपूल विश्वविद्यालय के रसायन विज्ञान विभाग ने यह बेहतर ढंग से समझने के लिए एक विधि का बीड़ा उठाया है कि पॉलिमर चेन बदलते विलायक प्रवाह में कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, जो विज्ञान और तेल पुनर्प्राप्ति और फोटोवोल्टिक्स जैसे उद्योगों के लिए मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। पॉलिमर विज्ञान में नया शोध एक महत्वपूर्ण सफलता है।
नेचर केमिस्ट्री जर्नल के कवर पर हाल ही में प्रकाशित एक पेपर में, लिवरपूल के शोधकर्ताओं ने मैकेनोकेमिस्ट्री का उपयोग यह वर्णन करने के लिए किया कि समाधान में बहुलक श्रृंखलाएं आसपास के विलायक के प्रवाह में अचानक तेजी पर कैसे प्रतिक्रिया करती हैं। नई विधि अंततः उस मूलभूत तकनीकी प्रश्न का उत्तर प्रदान करती है जिसने पिछले 50 वर्षों से पॉलिमर वैज्ञानिकों को उलझन में डाल रखा है।
तेज प्रवाह में मैक्रोमोलेक्यूलर विलेय के विखंडन का बहुत महत्वपूर्ण मौलिक और व्यावहारिक महत्व है। श्रृंखला टूटने से पहले होने वाली आणविक घटनाओं के अनुक्रम को कम समझा जाता है क्योंकि ऐसी घटनाओं को सीधे तौर पर नहीं देखा जा सकता है, लेकिन उन्हें बहते हुए घोल की थोक संरचना में परिवर्तन से अनुमान लगाया जाना चाहिए। यहां, हम वर्णन करते हैं कि सोनिकेटेड समाधानों में मैकेनोकेमिकल प्रतिक्रियाओं से गुजरने वाली श्रृंखलाओं की आणविक ज्यामिति को पॉलीस्टाइनिन श्रृंखलाओं के विखंडन और उनकी रीढ़ की हड्डी में एम्बेडेड क्रोमोफोरस के आइसोमेराइजेशन के बीच सह-श्रृंखला प्रतिस्पर्धा का विश्लेषण करके विस्तार से वर्णित किया जा सकता है। नवीनतम प्रयोगों में, अत्यधिक खींचे गए (यांत्रिक रूप से लोड किए गए) खंड उसी समय के पैमाने पर रीढ़ की हड्डी के साथ बढ़ते और बहते हैं, और यांत्रिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। इसलिए, खंडित श्रृंखला की रीढ़ की हड्डी का 30% से कम हिस्सा अधिक फैला हुआ है, और अधिकतम बल और अधिकतम प्रतिक्रिया संभावना श्रृंखला के केंद्र से बहुत दूर स्थित है। इसलिए, किसी भी प्रवाह के लिए इंट्राचेन प्रतियोगिता की मात्रा निर्धारित करना यंत्रवत महत्व का हो सकता है जो पॉलिमर श्रृंखला विखंडन का कारण बनने के लिए पर्याप्त तेज़ है।
ऐतिहासिक चुनौतियाँ और प्रभाव
1980 के दशक से, शोधकर्ताओं ने अचानक त्वरित विलायक प्रवाह के लिए विघटित बहुलक श्रृंखलाओं की अनूठी प्रतिक्रिया को समझने की कोशिश की है। हालाँकि, वे अत्यधिक सरलीकृत विलायक प्रवाह तक सीमित हैं और वास्तविक दुनिया प्रणाली व्यवहार में सीमित अंतर्दृष्टि रखते हैं।
लिवरपूल के रसायनज्ञ प्रोफेसर रोमन बोलाटोव और डॉ. रॉबर्ट ओ'नील की नई खोज में भौतिक विज्ञान के कई क्षेत्रों के लिए महत्वपूर्ण वैज्ञानिक निहितार्थ हैं, साथ ही कई मिलियन डॉलर की औद्योगिक प्रक्रियाओं जैसे उन्नत तेल और गैस रिकवरी, लंबी दूरी की पाइपलाइन और फोटोवोल्टिक विनिर्माण में उपयोग किए जाने वाले पॉलिमर-आधारित रियोलॉजी नियंत्रण के लिए व्यावहारिक निहितार्थ हैं।
प्रोफेसर रोमन बौलाटोव ने कहा: "हमारी खोज पॉलिमर विज्ञान में एक मौलिक तकनीकी समस्या का समाधान करती है और कैविटेटिंग विलायक धाराओं में श्रृंखला व्यवहार की हमारी वर्तमान समझ को उलटने की क्षमता रखती है।"
पेपर के सह-लेखक डॉ. रॉबर्ट ओ'नील ने कहा: "हमारे पद्धतिगत प्रदर्शन से पता चलता है कि पॉलिमर श्रृंखलाएं कैविटेटेड समाधानों में विलायक प्रवाह के अचानक त्वरण पर कैसे प्रतिक्रिया करती हैं, इस संदर्भ में कुशल, लागत प्रभावी रियोलॉजिकल नियंत्रण प्राप्त करने के लिए नए पॉलिमर संरचनाओं और रचनाओं के व्यवस्थित डिजाइन का समर्थन करने के लिए बहुत सरल है, न ही प्रवाह-प्रेरित मैकेनोकैमिस्ट्री में मौलिक आणविक अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए। हमारे पेपर में नोइक्विलिब्रियम पॉलिमर श्रृंखला का अध्ययन करने की हमारी क्षमता के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं। आणविक लंबाई के पैमाने पर गतिशीलता, हमें मूलभूत प्रश्नों का उत्तर देने की अनुमति देती है कि ऊर्जा अणुओं के बीच और भीतर कैसे बहती है, और ऊर्जा गतिज ऊर्जा से संभावित ऊर्जा और वापस मुक्त ऊर्जा में कैसे परिवर्तित होती है।
टीम अपनी नई पद्धति के दायरे और क्षमताओं का विस्तार करने और पॉलिमर, विलायक और प्रवाह स्थितियों के किसी भी संयोजन के लिए प्रवाह व्यवहार की सटीक भविष्यवाणी करने के लिए आणविक पैमाने के भौतिकी को मैप करने के लिए इसका उपयोग करने पर ध्यान केंद्रित करने की योजना बना रही है।