मेलबर्न, ऑस्ट्रेलिया में आरएमआईटी विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने एक नई कोटिंग तकनीक विकसित की है जो तरल पदार्थ को माइक्रोन आकार के एयरोसोल बूंदों में परमाणुकृत करने के लिए उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों का उपयोग करती है, जो सब्सट्रेट को गर्म या नुकसान पहुंचाए बिना विभिन्न बारीक सतहों पर एक समान और घनी "अदृश्य सुरक्षात्मक परत" बनाती है। शोधकर्ताओं ने इस विधि को पहली बार आम इनडोर पत्ते वाले पौधे पोथोस (एपिप्रेमनम ऑरियम) की पत्तियों पर लागू किया, जिससे प्रकाश संश्लेषण को प्रभावित किए बिना हानिकारक पराबैंगनी (यूवी) किरणों को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध किया गया, जिससे "नाजुक जीवित जीवों" की रक्षा करने की इसकी कोमल लेकिन अत्यधिक प्रभावी क्षमता का स्पष्ट रूप से प्रदर्शन हुआ।
इस काम का मूल तरल अग्रदूत को नियंत्रित करने के लिए ध्वनिक माइक्रोफ्लुइडिक्स (एकॉस्टोमाइक्रोफ्लुइडिक्स) तकनीक का उपयोग करना है ताकि यह एक छोटी चिप की सतह पर फैला और "टूटा" जाए जो लगभग 10 मेगाहर्ट्ज की अल्ट्रा-उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगें उत्पन्न कर सके, जिससे एक नाजुक एयरोसोल बादल बन सके। जब ये बूंदें हवा के माध्यम से उड़ती हैं और लक्ष्य सतह पर जमा हो जाती हैं, तो वे एक प्रकार के सहसंयोजक कार्बनिक ढांचे सामग्री (सीओएफ) में स्वयं एकत्रित हो जाती हैं, जिससे एक सुरक्षात्मक कोटिंग बनती है जो केवल माइक्रोन मोटी होती है लेकिन इसमें निरंतर संरचना और अच्छी तरह से परिभाषित कार्य होते हैं। यह एकीकृत "परमाणुकरण + फिल्म निर्माण" प्रक्रिया कमरे के तापमान और खुली हवा में दबाव पर पूरी की जा सकती है। इसके लिए उच्च तापमान, दीर्घकालिक प्रतिक्रियाओं या सख्त प्रयोगशाला वातावरण की आवश्यकता नहीं होती है जो आमतौर पर पारंपरिक कोटिंग प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है, जो सामग्री और पर्यावरण की आवश्यकताओं को काफी कम कर देता है।
सहसंयोजक कार्बनिक ढाँचे एक प्रकार के अत्यधिक छिद्रपूर्ण और क्रिस्टल-ऑर्डर किए गए पदार्थ हैं, जिन्हें अक्सर नैनोस्केल छेद के साथ "आणविक मचान" के रूप में वर्णित किया जाता है। उन्हें प्रकाश को अवशोषित करने, विशिष्ट रसायनों को पकड़ने या सतहों की सुरक्षा करने जैसे कई कार्यों को प्राप्त करने के लिए संरचनात्मक रूप से डिज़ाइन किया जा सकता है। हालाँकि, पिछले अनुप्रयोगों में, COF की निर्माण प्रक्रिया बेहद "चुनिंदा" रही है: इसमें आमतौर पर लंबे समय तक उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया करने के लिए पूर्ववर्तियों की आवश्यकता होती है, प्रक्रिया जटिल है और परिस्थितियाँ कठोर हैं। इसे बढ़ाना कठिन है और पौधों की पत्तियों और लचीली फिल्मों जैसे संवेदनशील सब्सट्रेट्स पर उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है। शोध टीम ने बताया कि पारंपरिक प्रक्रियाओं में, "सामग्री की व्यवस्थित संरचना को बनाए रखने" और "लेपित सतह को नुकसान से बचने" के बीच एक कठिन विकल्प बनाना अक्सर आवश्यक होता है, और सोनिक परमाणुकरण मंच इस दुविधा को तोड़ने का एक नया तरीका प्रदान करता है।
इस प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने वास्तविक जैविक सतहों पर कोटिंग के प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए परीक्षण वस्तुओं के रूप में पौधों की पत्तियों का उपयोग किया: सीओएफ कोटिंग दृश्यमान प्रकाश को स्वतंत्र रूप से पारित करने की अनुमति देते हुए हानिकारक पराबैंगनी किरणों को चुनिंदा रूप से अवशोषित कर सकती है, जिससे पौधों को प्रकाश संश्लेषण जारी रखने की अनुमति मिलती है। प्रयोग से पता चला कि कोटिंग, यूवी विकिरण और बाद में कोटिंग हटाने की पूरी प्रक्रिया के दौरान, पत्तियों ने परीक्षण अवधि (60 दिन) के दौरान क्षति का कोई स्पष्ट संकेत नहीं दिखाया, जो इस "सोनिक सनस्क्रीन स्प्रे" के सुरक्षात्मक प्रभाव और जैव-अनुकूलता के बीच संतुलन को उजागर करता है। शोध टीम इसे "अवधारणा का प्रमाण" मानती है और मानती है कि इस प्लेटफ़ॉर्म को अधिक वास्तविक दुनिया के इंटरफेस, उपकरणों और जैविक प्रणालियों में प्रचारित और लागू करने की क्षमता है।
तकनीकी मार्ग के संदर्भ में, ध्वनिक माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफ़ॉर्म एक चिप-स्तरीय डिज़ाइन को अपनाता है, जो आकार में छोटा और वजन में हल्का होता है। कार्य सिद्धांत चिप की सतह पर उत्पन्न अल्ट्रा-हाई-फ़्रीक्वेंसी ध्वनिक कंपन के माध्यम से इसके माध्यम से बहने वाले पूर्ववर्ती तरल को स्थिर महीन बूंदों में लगातार खींचना और विभाजित करना है। विभिन्न सतहों पर जमा होने पर, ये धुंध की बूंदें कोमल और अत्यधिक नियंत्रित कोटिंग जमाव को सक्षम बनाती हैं, यहां तक कि कागज़ के तौलिये जैसे पतले ऊतकों पर भी। शोधकर्ताओं ने इस बात पर जोर दिया कि यह विधि "विनिर्माण" और "कोटिंग" को एक चरण में जोड़ती है, इसके लिए अतिरिक्त हीटिंग या जटिल पर्यावरण नियंत्रण की आवश्यकता नहीं होती है, और प्रक्रिया सरलीकरण और आवेदन के दायरे के संदर्भ में इसके स्पष्ट फायदे हैं।
अनुप्रयोग संभावनाओं के संदर्भ में, अनुसंधान टीम अत्यधिक संवेदनशील सामग्रियों और कपड़ा, प्लास्टिक, कांच, सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों आदि सहित नई पीढ़ी के उपकरणों में सीओएफ कोटिंग्स के संभावित उपयोग पर अधिक ध्यान देती है। कई नए इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद, सेंसर और झिल्ली सामग्री बेहद तापमान संवेदनशील हैं और पारंपरिक कोटिंग प्रक्रियाओं का सामना नहीं कर सकते हैं। हालाँकि, उन्हें प्रकाश, संक्षारण या रासायनिक हमले का विरोध करने के लिए सतह सुरक्षा परतों की तत्काल आवश्यकता होती है। सोनिक परमाणुकरण तकनीक इस प्रक्रिया के अंतर को भरती है। अध्ययन में शामिल विद्वानों ने बताया कि यह विधि प्रयोगशाला सामग्रियों से व्यावहारिक अनुप्रयोगों तक सीओएफ की संभावना को काफी हद तक बढ़ाती है, जिससे पर्यावरण संरक्षण, कार्यात्मक कोटिंग्स और जैव प्रौद्योगिकी में उनकी तैनाती के लिए एक नई स्थिति खुलती है।
स्केलेबिलिटी के संदर्भ में, अनुसंधान टीम का मानना है कि यह चिप-स्तरीय ध्वनिक प्लेटफ़ॉर्म बड़े क्षेत्र, परिष्कृत छिड़काव कार्यों को करने के लिए मानव रहित प्रणालियों के साथ एकीकरण के लिए बहुत उपयुक्त है। डिवाइस के लघुकरण और कम लागत वाली विशेषताओं के लिए धन्यवाद, प्लेटफ़ॉर्म को फसलों या जंगल की पत्तियों को सटीक रूप से कवर करने के लिए ड्रोन या स्वायत्त वाहनों पर स्थापित किया जा सकता है, जिससे बड़े पैमाने पर "निश्चित-बिंदु सूर्य संरक्षण" या बाहरी वातावरण में अन्य कार्यात्मक छिड़काव प्राप्त किया जा सकता है। नैनोफैब्रिकेशन द्वारा लाए गए बड़े पैमाने पर उत्पादन के फायदों के साथ, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि इस तकनीक को भविष्य में जैव प्रौद्योगिकी और पर्यावरण इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में बड़े पैमाने पर तैनात किया जाएगा।
वर्तमान में, इस तकनीक ने ऑस्ट्रेलिया में एक अनंतिम पेटेंट आवेदन प्रस्तुत किया है, और संबंधित शोध पत्र अकादमिक पत्रिका "साइंस एडवांसेज" में प्रकाशित किए गए हैं। शोध टीम ने कहा कि वे प्राकृतिक वातावरण में दीर्घकालिक जोखिम स्थितियों के तहत कोटिंग की स्थिरता और स्थायित्व का मूल्यांकन करेंगे, और इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस सुरक्षा, रासायनिक सुरक्षात्मक फिल्मों और अन्य संवेदनशील इंटरफेस में इसके व्यावहारिक समाधान का पता लगाएंगे। जबकि बाहरी मौसम की स्थिति के बारे में प्रश्नों का उत्तर दिया जाना बाकी है, ध्वनि तरंगों पर निर्भर कोटिंग्स के निर्माण और जमा करने की इस नई विधि ने मौजूदा प्रक्रिया प्रतिमानों को बाधित करने की क्षमता दिखाई है।