बाजारात एका तंतूचे ‘जगातील सर्वांत मजबूत तंतू’ म्हणून मार्केटिंग केले जाते, ते म्हणजे ‘डायनिमा तंतू’. हे तंतू पाण्यापेक्षाही हलके आहे, मात्र बंदुकीच्या गोळीला थांबविण्याची क्षमता ठेवते. तर, दुसरीकडे ग्रॅफिनच्या पत्र्यावर पेन्सिलने छोटंसं भोक पाडायचं झाल्यास एका हत्तीचे बळ पेन्सिलच्या टोकावर एकवटावे लागेल.
ब्रेनविशेष | ब्रेनविज्ञान
ओमप्रकाश येल्ले (@opac_yelle)
‘हिरा’ अर्थातच ‘डायमंड’ (Diamond) ही सर्वांच्या परिचयाची असलेली आणि वैज्ञानिकदृष्ट्या सर्वांत ठोस/कडक (Hard) मानली जाणारी वस्तू. आजही जगातील सर्वांत कठोर वस्तू म्हणून हिऱ्याची ओळख सांगितली जाते. हिऱ्याला हे विशिष्ट गुणधर्म त्याच्यातील ‘कार्बन’ या मूलतत्वाच्या किंवा पदार्थाच्या एका विशिष्ट संरचनेमुळे प्राप्त झाले आहे. मात्र जगात हिरा ही एकमेव कठोर वस्तू नसून, त्याहीपेक्षा कितीतरी पटीने जास्त ठोस आणि मजबूत अशा वस्तू अस्तित्वास आहेत. या वस्तू क्वचितच निसर्गात आढळतात आणि म्हणून लोकांनाही त्याबद्दल क्वचितच माहीत आहे. या लेखातून अशाच काही वस्तूंची माहिती जाणून घेऊयात, त्यानंतरच आपण ठरवूया की हिऱ्याला सर्वांत कठोर वस्तू मानने आतातरी खरं आहे का? याबद्दल.
१. लॉन्सडेलाईट (Lonsdaleite)
जेव्हा उल्का पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पडतात, तेव्हा त्याठिकाणी हिऱ्यापेक्षाही जास्त ठोस अशी वस्तू तयार होते. या वस्तूला ‘लॉन्सडेलाईट (Lonsdaleite)’ असे म्हणतात. हे पदार्थ हिऱ्यापेक्षा ५८% जास्त ठोस असते. लॉन्सडेलाईट हे हिऱ्यासारखेच कार्बनच्या अणूंपासून निर्माण होते.
छायाचित्र : लॉन्सडेलाईट स्रोत : assignmentpoint.com
जेव्हा उल्कापात होते, तेव्हा पृथ्वीवरील वातावरणाच्या अत्यंत जास्त दाबामुळे उल्कामधील ‘ग्रॅफाईट’ हे पदार्थ संकुचन पावते आणि त्यापासून एक विशिष्ट स्फटिकासारखी रचना तयार होते. हे स्फटिक हिऱ्यापेक्षा कितीतरी पटीने ठोस आणि मजबूत असते.
२. वुर्ट्झाईट बोरॉन नायट्राईड
अजून हिऱ्यापेक्षा जास्त मजबूत असणारी दुसरी वस्तू म्हणजे ‘वुर्ट्झाईट बोरॉन नायट्राईड’ (Wurtzite Boron Nitirde). ज्वालामुखीच्या अत्यंत जास्त उत्सर्जनाच्यावेळी हे संयुग तयार होते. सैद्धांतिकदृष्ट्या हे हिऱ्यापेक्षा १८ पटीने जास्त कठोर असते. हे निसर्गात अत्यंत दुर्मिळ (Rare) असल्यामुळे यांत्रिक चाचण्यांसाठी फारच अवघड आहे. प्रयोगशाळेत पार पडलेल्या अनेक वैज्ञानिक व तांत्रिक अनुकरणांतून अथवा नकलांतून (Simulations) हे कार्बनपेक्षा कितीतरी पटीने जास्त ठोस आढळले.
३. ग्रॅफिन (Graphene)
‘ग्रॅफिन’ हे नॅनोपदार्थ कार्बनपेक्षा जास्त कडक आणि स्टीलपेक्षा २०० पटीने जास्त मजबूत आहे. या पदार्थापासून बनविलेल्या पत्र्यावर जर पेन्सिलने छोटसं भोक पाडायचं झालं, तर पेन्सिलच्या टोकावर हत्तीएवढ्या वजनाला संतुलित करून ठेवावे लागेल. ग्रॅफिनला हे अविश्वसनीय यांत्रिक सामर्थ्य आणि लवचिकता त्याच्यातील कार्बनच्या एका विशिष्ट रचनेमुळे येते, ज्याला इंग्रजीमध्ये ‘कार्बन बॉण्ड’ (Carbon Bond) असे म्हणतात. आतापर्यंत विज्ञानाला माहीत असलेली सर्वांत मजबूत अशी ही रचना आहे. त्यासोबतच, ग्राफिन हे पदार्थ त्याच्या विविध गुणवैशिष्ट्यांसाठी अतिप्रसिद्ध आहे.
४. कार्बाईन (Carbyne)
‘कार्बाईन’ हे ग्रॅफिन आणि हिऱ्यापेक्षाही जास्त मजबूत असते. तसं मानवाला परिचित असेलेली ही सर्वात ताठर (Stiff) वस्तू आहे. कार्बाईन हिऱ्यापेक्षा ४० पटीने जास्त मजबूत आहे. कार्बाईन ही एकमितीय (One Directional/Unidirectional) कार्बन अणूंची संरचना आहे. हे अत्यंत जास्त प्रतिक्रियाशील असून, ते वातावरणात स्थिर राहत नाही. तरीही, विज्ञानात एक विक्रमी पाऊल म्हणून, नुकतेच ऑस्ट्रिया येथील एका प्रयोगशाळेतील काही संशोधकांनी स्थिर कार्बाईन बनविल्याचा दावा केला आहे.
छायाचित्र : कार्बाईन स्रोत
५. बकी पेपर (Bucky Paper)
‘बकी पेपर’ ही कार्बनच्या नॅनोट्यूबपासून तयार केलेली वस्तू. या कार्बन नळ्या (Carbon Nanotubes) मानवी केसांपेक्षा ५०,००० पटीने जास्त पातळ व अविश्वसनीय पटीने मजबूत असतात. या कार्बन नॅनोनळींचा उपयोग भविष्यात मानवी शरीरातील दुर्गम भागात औषध पोहचविण्यासाठी पण केला जाऊ शकतो.
६. डायनिमा तंतू (Dyneema Fiber)
आजकाल बाजारात एक तंतूचे ‘जगातील सर्वांत मजबूत तंतू’ म्हणून मार्केटिंग केले जाते, ते म्हणजे ‘डायनिमा तंतू’. हे तंतू पाण्यापेक्षाही हलके आहे, मात्र बंदुकीच्या गोळीला थांबविण्याची क्षमता ठेवते. हे हलकेसे तंतू स्टीलपेक्षा जवळपास १५ पटीने जास्त मजबूत आहे. यांचा उपयोग वैयक्तिक चिलखत, तसेच गाड्यांच्या चिलखतासाठी केला जातो.
७. कोळी रेशीम (Spider Silk)
आपल्या पृथ्वीवर नैसर्गिकरित्या आढळणारे आणि अत्यंत मजबूत असे रेशीम म्हणजे ‘कोळ्यांचे रेशीम’. ‘डार्विन बार्क’ या कोळ्याचे जाळे हे स्टीलपेक्षाही मजबूत आणि केवलार (Kevlar) पेक्षा १०० पटीने जास्त मजबूत असते.
स्पायदर सिल्क स्रोत : phys.org
खरंतर, ‘केवलार’ हे जागतिक स्तरावर वापरले जाणारे उष्मा-विरोधी आणि मजबूत असे कृत्रिम रेशीम आहे. या कोळ्याद्वारे निर्मित फक्त ५०० ग्रॅम वजनाचा धागा पृथ्वीच्या व्यासाला घेराव घालण्यासाठीही पुरेशा आहे.
८. लिंपेट गोगलगाय (Limpet snail)
निसर्ग निर्मितीचा एक भाग म्हणून जगातील कठोर वस्तूच्या निर्मितीसाठी ‘लिंपेट गोगलगाय’ (Limpet snail) चेही उल्लेख करणे महत्त्वाचे आहे. या जलचर गोगलगायचे दात हे कोळ्याच्या जाळ्यांपेक्षाही जास्त मजबूत असतात. या गोगलगायचे दात हे समुद्रतळातील खनिजं आणि शरीरातील प्रथिनांच्या संमिश्रणातून तयार झालेले असतात. हे केवलार तंतुपेक्षाही जास्त मजबूत आणि उच्च कार्यक्षमता असलेल्या कार्बन फायबर सारखे दिसायलाही आकर्षक असतात.
छायाचित्र : लिंपेट स्नेल स्रोत
वर नमूद केलेल्या निवडक, मात्र हिऱ्यापेक्षाही कठोर असणाऱ्या वस्तूंऐवजी अजूनही इतर नवीन वस्तूंचा आणि पदार्थांचा शोध आणि त्यांवर संशोधन सुरूच आहे. अर्थातच, विज्ञानाच्या नवनव्या संशोधनांतून प्राप्त होत जाणाऱ्या माहितीतून आणि निसर्गाच्या अमर्याद निर्मितीक्षमतेकडे बघितल्यावर कळते, की हिऱ्याला अजूनही जगातील सर्वांत ठोस वा मजबूत पदार्थ म्हणणे म्हणजे शेवटी ‘एक थट्टाच’!
लेख : ओमप्रकाश येल्ले
ई – पत्ता : vikeshyelle2013@gmail.com
संपादन : मराठीब्रेन डॉटकॉम
संदर्भ :
१. www.newscientist.com/article/dn16610-diamond-no-longer-natures-hardest-material
२. हाशिम अल-घाईली ( Hashem Al-Ghaili) हे अधिकृत फेसबुक पान
३. विकिपीडिया
४. www.gizmodo.com/scientists-finally-made-carbyne-a-material-stronger-tha-1770682640
(लेखक हे यांत्रिकी अभियंता असून, पृथ्वी विज्ञान व खगोलशास्त्राचे अभ्यासक आहेत.)
◆◆◆
(प्रस्तुत लेखात प्रकाशित माहिती आणि विचार हे पूर्णतः लेखकांच्या हक्काधीन असून, मराठी ब्रेन त्या विचारांशी सहमत असेलच असे नाही.)
प्रस्तुत लेखवरील तुमच्या सूचना आणि प्रतिक्रिया दिलेल्या प्रतिक्रिया बॉक्समध्ये नक्की कळवा किंवा आम्हाला मेल करा.
विविधांगी माहिती थेट मराठीत जाणून घेण्यासाठी जुळून राहा www.marathibrain.com सोबत ट्विटर, फेसबुक, टेलिग्राम, इंस्टाग्राम आणि इमेलवरून.
आम्हाला लिहा writeto@marathibrain.com वर.