प्रथम क्रियोल नेपाली भाषी अँनलाइन पत्रिका
प्रथम क्रियोल नेपाली भाषी अँनलाइन पत्रिका
रसायनशास्त्रको पारम्परिक दृष्टिकोणमा अणुहरूलाई घोलमा मिसाउँदा तिनीहरू तीव्र गतिमा यताउता घुमिरहेका हुन्छन्। उनीहरूको आपसी मिलन शुद्ध संयोगमा आधारित हुन्छ—अणुहरू ठोक्किन्छन्, र संयोगले मात्र रासायनिक बन्धन बन्ने अवस्था सिर्जना हुन्छ। यस प्रक्रियामा अणुहरू कुन क्रममा र कस्तो कोणमा जोडिन्छन् भन्ने कुरा निश्चित गर्न गाह्रो हुन्छ। परिणामस्वरूप, रसायनशास्त्रमा अणुहरूको मिलनबाट निस्कने नतिजा प्रायः अनियमित, अप्रत्याशित र अनिश्चित हुन्छ। दुई वा दुईभन्दा बढी अणुहरूलाई मिसाएर नयाँ सामग्री बनाउने प्रयास गर्दा, ती अणुहरूको स्वतन्त्र गति र वातावरणीय प्रभाव (जस्तै तापक्रम, दबाब) को कारणले फरक-फरक परीक्षणहरूमा फरक-फरक नतिजा आउँछन्, जसलाई अनुमान गर्न सकिँदैन।
यही अनिश्चितताको समस्यालाई समाधान गर्ने नयाँ दृष्टिकोण नै रेटिकुलर रसायन (Reticular Chemistry) हो। यस सिद्धान्तले अणुहरूलाई अनियमित रूपमा जोडिन दिनुको सट्टा, व्यवस्थित र नियन्त्रित तरिकाले जोड्न सम्भव छ भन्ने मान्यता राख्छ। यस अनुसार, अणुहरूलाई लेगो ब्लकहरू जस्तै निश्चित नियम र ज्यामितीय डिजाइन अनुसार व्यवस्थित गरिन्छ। जसरी लेगोका टुक्राहरूलाई निश्चित नियममा जोडेर घरको डिजाइन पहिले नै बनाउन सकिन्छ, त्यसरी नै रेटिकुलर रसायनको सिद्धान्त अनुरूप बनाइएका व्यवस्थित अणुहरूलाई जालीदार (रेटिकुलर) वा नेटवर्क संरचनाको ढाँचामा नियन्त्रण गर्दै निश्चित परिणाम दिने संरचनामा ढाल्न सकिन्छ। यसरी, रसायनशास्त्रमा अनिश्चिततालाई निश्चिततामा बदल्ने सम्भावना सिर्जना भयो।
यस सिद्धान्तलाई व्यावहारिक रूपमा ल्याउने श्रेय नोबेल पुरस्कार विजेता ओमार एम. याघी (Omar M. Yaghi), सुसुमु कितागावा (Susumu Kitagawa), र रिचर्ड रब्सन (Richard Robson) लाई जान्छ। उनीहरूले MOF (Metal-Organic Frameworks) नामक पूर्वनिर्धारित त्रि-आयामी (3D) संरचना सफलतापूर्वक बनाए। यसका लागि उनीहरूले अणुहरूलाई अनियमित रूपमा जोडिन दिनुको सट्टा, पूर्वनिर्धारित 3D संरचनामा ढालेर मात्र आपसमा मिसिन दिने तरिका अपनाए।
MOF को निर्माणमा दुई मुख्य घटक प्रयोग गरिन्छ: धातु आयन/क्लस्टर (जोड्ने बिन्दुको रूपमा) र जैविक लिङ्कर (दुई बिन्दुलाई जोड्ने छडको रूपमा)। वैज्ञानिकहरूले अत्यन्त स्थिर तर छिद्रयुक्त (porous) MOF संरचना बनाउन जिंक (Zinc) आयन Zn²⁺ को क्लस्टर समूहहरू सावधानीपूर्वक छनौट गरे। ज्यामितीय नियम अनुसार, Zn²⁺ क्लस्टरमा चारवटा मात्र “हात” फैलिएका हुन्छन्, जसले गर्दा यो केवल चारवटा मात्र लिङ्करसँग जोडिन सक्छ। यसले समचतुष्फलकीय (tetrahedral) ज्यामिति रूपमा व्यवस्थित बन्न पुग्छ।
लिङ्करको रूपमा टेरेफ्थेलेट (Terephthalate) नामक जैविक अणु प्रयोग गरियो, जुन कार्बन र अक्सिजन परमाणुहरू मिलेर बनेको डाइकार्बोक्सिलेट (dicarboxylate) अणु हो। यसको सबैभन्दा सामान्य उपयोग प्लास्टिक (PET – Polyethylene Terephthalate) बनाउनमा हुन्छ, जसले पिउने पानीका बोतलहरू बनाउँछ। टेरेफ्थेलेटको संरचनाको बीचमा एउटा बेन्जिन रिङ र विपरीत छेउमा (180° मा) जोडिएका कार्बोक्सिलेट समूहहरू हुन्छन्। यसले गर्दा यो अणु एकदमै कडा, समतल, नमोडिने र अपरिवर्तनीय हुन्छ। जब यो अणुले धातु आयनहरूसँग बन्धन बनाउँछ, तब दुवै धातु आयनहरू एकअर्काबाट सीधा रेखामा मात्र जोडिन सक्छन्। यसले MOF को जालीलाई ज्यामितीय नियम अनुसार सीधा, 3D ढाँचामा मात्र फैलिन बाध्य पार्छ।
कार्बोक्सिलेट समूहको अन्त्यमा रहेका अक्सिजन परमाणुहरूसँग इलेक्ट्रोन दान गर्ने क्षमता हुन्छ, जसले गर्दा जिंक जस्ता धातु आयनहरूसँग अत्यन्तै बलियो समन्वय बन्धन (coordinate bond) बनाउँछ। यो बलियो बन्धनले गर्दा MOF को संरचना बनिसकेपछि स्थिर रहन्छ र सजिलै भाँचिँदैन। यही परिशुद्ध, कठोर र दिशात्मक अणुको प्रयोगले वैज्ञानिकहरूलाई रसायनशास्त्रको अनिश्चिततालाई हटाएर पूर्वनिर्धारित आणविक संरचना (MOF) बनाउन सम्भव बनायो।
निर्माणको क्रममा सामग्रीहरूलाई एक विशेष घोलमा मिलाएर उच्च तापक्रम (करीब 100°C देखि 150°C सम्म) मा तताइन्छ। तातो वातावरणमा जिंक र टेरेफ्थेलेटबीच समन्वय बन्धन नामक अत्यन्तै बलियो र दिशात्मक बन्धन बन्छ। जिंकको ज्यामितीय नियम र लिङ्करको सीधापनको कारण, अणुहरू अनियमित रूपमा नभई पूर्वनिर्धारित र व्यवस्थित 3D जालीको रूपमा जोडिन बाध्य भए। यसरी बनेको संरचनालाई MOF-5 नाम दिइएको छ। MOF-5 संरचना अत्यन्तै छिद्रयुक्त र स्थिर समेत बन्ने गर्दछ। यसले रसायनशास्त्रको इतिहासमा पहिलो पटक वैज्ञानिकहरूले अणुहरूको मिलन प्रक्रियालाई पूर्ण नियन्त्रण गर्न सकिन्छ भन्ने ठोस प्रमाण दिन सके। यसरी, रेटिकुलर रसायनको सिद्धान्त प्रयोग गरी वैज्ञानिकहरूले अणुहरूलाई इच्छा अनुसारको परिणाम दिने संरचनामा ढालेर रसायनशास्त्रमा एक नयाँ युगको सुरुवात गरे।
MOF को संरचनालाई बलियो समन्वय बन्धनले जोडेर स्थिर राखिए पनि, यसको भण्डारण क्षमता र कार्यसम्पादनमा अन्य केही कमजोर बलहरूले महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्। यीमध्ये प्रमुख वान डर वाल्स बल (Van der Waals Forces) हो, जुन एक प्रकारको भौतिक आकर्षण हो। यो बल MOF भित्रको विशाल छिद्रहरूमा ग्यासका अणुहरूलाई टाँसेर राख्ने (adsorption) मुख्य माध्यम हो। यो बल एकल रूपमा कमजोर भए तापनि, MOF को भित्री सतह क्षेत्र अत्यन्तै विशाल हुने भएकाले, हजारौं ठाउँमा एकैपटक यो बल लाग्दा यसको समग्र प्रभाव बलियो हुन्छ, जसले MOF लाई धेरै मात्रामा ग्यास भण्डारण गर्न सक्षम बनाउँछ। यसका साथै, हाइड्रोजन बन्धन (Hydrogen Bonding) नामक आणविक आकर्षणले पनि MOF लाई सहयोग गर्छ। MOF को छिद्रको भित्तामा रहेका हाइड्रोजन परमाणुहरूले भित्र छिर्ने अणुहरूको अक्सिजन वा नाइट्रोजन परमाणुसँग हल्का बन्धन बनाएर MOF को छानोटशीलता (selectivity) लाई अझ बढाउँछ। यसरी, MOF को समग्र कार्यक्षमता बलियो र कमजोर रासायनिक तथा भौतिक बलहरूको एक संयुक्त प्रयासमा आधारित हुन्छ।
MOF लाई नोबेल पुरस्कार दिनुपर्ने मुख्य कारण यसले रसायनशास्त्रमा ल्याएको ‘नयाँ नियम’ र यसको अभूतपूर्व उपयोगिता हो। पहिले, रसायनशास्त्रीहरूले अणुहरूलाई नियन्त्रण गर्न सक्दैनथे। MOF ले ‘डिजाइन अनुसार निर्माण’ (Design-by-Intention) लाई सम्भव बनायो। यो पहिलो पटक सम्भव भयो कि वैज्ञानिकहरूले अणुहरूलाई जोडेर बन्ने अन्तिम संरचनाको आकार र कार्यक्षमता लाई पहिले नै पूर्वानुमान गर्न सके। यो रसायनशास्त्रको नियमलाई पूर्ण रूपमा बदल्ने आणविक वास्तुकलामा क्रान्ति थियो।
MOF को भित्री सतह क्षेत्र अत्यन्तै विशाल हुन्छ, जसले गर्दा यसले थोरै पदार्थमा धेरै मात्रामा ग्यास अणुहरू भण्डारण गर्न सक्छ। वैज्ञानिकहरूले MOF को छिद्रको आकार र भित्री रसायनलाई नियन्त्रण गरेर यसलाई ‘जादुई स्पन्ज’ जस्तै बनाउन सक्छन्, जसले आफूलाई चाहिने ग्यासलाई मात्र छानोट गरी समात्छ।
यस क्षमताले विश्वव्यापी समस्याहरू समाधान गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ:
ऊर्जा केन्द्रहरूबाट निस्कने कार्बन डाइअक्साइड (CO₂) लाई चुस्त तरिकाले क्याप्चर गर्न,
हाइड्रोजन जस्ता भविष्यका स्वच्छ ऊर्जा इन्धनहरूलाई सुरक्षित र सघन रूपमा भण्डारण गर्न,
मरुभूमिको हावाबाट पानी सङ्कलन गर्न,
दूषित पानीलाई शुद्धीकरण गर्न आदि।
MOF को संरचनामा धातुका टुक्रा (जोड्ने बिन्दु) र जैविक डोरी (लिङ्कर) लाई मिलाउँदा बीचमा असंख्य खाली ठाउँहरू (pores) भएको, एकदमै व्यवस्थित संरचना बन्छ। यस संरचनाको कार्यप्रणाली असाध्यै प्रभावशाली छ। एक चम्चा (करीब 1 ग्राम) MOF ले भण्डारणका लागि उपलब्ध गराउने आन्तरिक सतह क्षेत्र 7,000 वर्ग मिटरभन्दा बढी हुन सक्छ—यो क्षेत्रफल पूर्ण आकारको अन्तर्राष्ट्रिय फुटबल मैदानभन्दा पनि ठूलो हुन्छ। यही विशाल आन्तरिक सतह क्षेत्र MOF को मुख्य विशेषता हो, जसले गर्दा यसले थोरै तौलमा पनि धेरै मात्रामा ग्यास अणुहरूलाई टाँसेर (adsorb) राख्न सक्छ।
यस विशाल सतहको उपयोग गर्दै, MOF ले आफ्नो खाली कोठाको आकार र रसायनिक वातावरण अनुसार आफूलाई चाहिने अणु (जस्तै: CO₂) लाई मात्र छानोट गरी भित्र छिर्न दिन्छ र त्यो विशाल सतहमा टाँसेर राख्छ। अन्त्यमा, जब MOF को तापक्रम वा दबाब जस्ता अवस्था परिवर्तन गरिन्छ, भण्डारण भएको अणु बाहिर निस्कन्छ (release)। यसरी, MOF को चुरो कुरा यो हो कि यो ‘थोरै ठाउँमा धेरै अणुहरूलाई छानोट गरेर व्यवस्थित तरिकाले भण्डारण गर्न सकिने संरचना’ हो।
यी कारणहरूले गर्दा, रेटिकुलर रसायनको विकास र MOF को निर्माण केवल एक प्रयोगशालाको खोज मात्र रहेन, बरु यसले पदार्थको डिजाइन, ऊर्जा र वातावरण सम्बन्धी चुनौतीहरूको समाधानका लागि नयाँ र शक्तिशाली मार्ग खोल्यो, जसले यसलाई नोबेल पुरस्कारको लागि योग्य बनायो।
सन् 2025 को रसायनशास्त्रतर्फको नोबेल पुरस्कार Susumu Kitagawa, Richard Robson, र Omar M. Yaghi लाई Metal-Organic Frameworks (MOFs) अर्थात् धातु-जैविक संरचनाको विकासका लागि प्रदान गरिनु आधुनिक विज्ञानको एक महत्त्वपूर्ण उपलब्धि हो। MOF को सिद्धान्तले रसायनशास्त्रमा एक नयाँ युगको सूत्रपात गरेको छ, जहाँ आणविक जाली (Molecular Lattice) लाई परिशुद्धताका साथ डिजाइन गरी विशाल आन्तरिक सतह क्षेत्र युक्त छिद्रपूर्ण सामग्रीहरू निर्माण गर्न सकिन्छ। यी सामग्रीहरूमा ग्यासको छनोट, भण्डारण, र उत्प्रेरणा (Selective Gas Storage, Adsorption, and Catalysis) गर्ने अभूतपूर्व क्षमता हुन्छ।
यद्यपि यो विशुद्ध वैज्ञानिक उपलब्धि हो, यसको आधारभूत सिद्धान्त—व्यवस्थित संरचना, छनोटशीलता, र भण्डारण—मानव शरीरको भौतिक संरचना र वैदिक ऋषिहरूको आध्यात्मिक ‘आन्तरिक इन्जिनियरिङ्ग’ (Inner Engineering) सँग गहिरो दार्शनिक समानता राख्छ।
मानव भौतिक शरीरको ‘बाइ डिजाइन’ इनर इन्जिनियरिङ्ग
MOF को सिद्धान्तले जसरी एक जटिल आणविक मेसिनरीको निर्माण गर्छ, त्यसैगरी प्रकृतिले मानव शरीरको भौतिक संरचनालाई पनि यही सिद्धान्तमा ‘बाइ डिजाइन इनर इन्जिनियरिङ्ग’ गरेको छ।
हड्डीको जाली (Bone Lattice): संरचनात्मक MOF
मानव शरीरको हड्डी MOF को संरचनात्मक सिद्धान्तको उत्कृष्ट प्राकृतिक उदाहरण हो। हड्डीको मुख्य खनिज क्याल्सियम र फस्फेटले धातु आयनको काम गर्छ, जसलाई कोलाजेन फाइबर (जैविक लिङ्कर) ले बलियो 3D जालीमा व्यवस्थित गर्छ। यसरी बनेको संरचना बाहिरबाट बलियो तर भित्र खोक्रो र छिद्रयुक्त हुन्छ। MOF ले ग्यास भण्डारण गरेजस्तै, हड्डीको जालीले खनिज भण्डारण (क्याल्सियम र फस्फेट) गर्छ र भित्रको खाली ठाउँमा रक्त मज्जा लाई सुरक्षित राखेर रगत कोषहरूको उत्पादन गर्ने उत्प्रेरक क्षेत्रको काम गर्छ।
हेमोग्लोबिन (Hemoglobin): ग्यास यातायात MOF
रगतमा अक्सिजन (O₂) यातायात गर्ने हेमोग्लोबिन अणु MOF को ग्यास छनोट र भण्डारण सिद्धान्तमा आधारित छ। हेमोग्लोबिनमा रहेको फलाम आयनले धातु केन्द्रको काम गर्छ, जसलाई पोर्फिरिन औंठी (जैविक लिङ्कर) ले घेरेको हुन्छ। यो प्राकृतिक ‘धातु-जैविक अणु’ हो। MOF ले जस्तै, फलाम आयनले फोक्सोको उच्च दबाबमा छानोट गरी O₂ अणुलाई समात्छ र शरीरका कोषहरूको फरक रासायनिक वातावरणमा पुगेपछि O₂ लाई छोडिदिन्छ। यो प्रक्रिया MOF ले दबाब वा तापक्रम परिवर्तन गर्दा ग्यास छोडेजस्तै हो।
अभौतिक संरचना र आध्यात्मिक इनर इन्जिनियरिङ्ग
यदि शरीरको भौतिक संरचना MOF को सिद्धान्तमा ‘बाइ डिजाइन’ इन्जिनियरिङ्ग गरिएको छ भने, शरीरसँग जोडिएको अभौतिक संरचना (मन, चेतना, प्राण) को इनर इन्जिनियरिङ्ग लाई बुझ्न पनि MOF को सिद्धान्तले सहजता प्रदान गर्छ।
व्यवस्थित संरचना (Ordered Framework):
जसरी MOF को संरचनालाई धातु आयन र जैविक लिङ्कर प्रयोग गरी स्थिर र व्यवस्थित गरिन्छ, त्यसैगरी आध्यात्मिक अभ्यासमा चित्तको स्थिरता आवश्यक हुन्छ। योग र ध्यानको माध्यमबाट मनमा आउने विचार र इन्द्रियहरूलाई व्यवस्थित र स्थिर पारिन्छ। यो प्रक्रिया वास्तवमा हाम्रो आन्तरिक MOF को आधार तयार पार्नु हो।
छनोटशीलता (Selectivity):
MOF ले प्रदूषकलाई मात्र बाहिर राखेर आफूलाई चाहिने अणुलाई मात्र भित्र छिर्न दिएजस्तै, आध्यात्मिक मार्गमा एकाग्रता (Ekāgratā) कायम गरिन्छ। अनावश्यक र नकारात्मक विचारहरूलाई मनबाट बाहिर राखिन्छ र सम्पूर्ण ध्यानलाई एउटै इच्छित वस्तुमा केन्द्रित गरिन्छ।
भण्डारण (Storage of Energy):
भौतिक MOF ले छिद्रहरूमा ग्यास अणुहरूलाई सघन रूपमा भण्डारण गरेजस्तै, आध्यात्मिक अभ्यासमा प्राणको सञ्चय गरिन्छ। कुम्भक (Kumbhaka) जस्ता प्राणायाम विधिहरूको प्रयोग गरी शरीरभित्र प्राण ऊर्जा लाई उच्च मात्रामा सञ्चित गरिन्छ। यो प्राण ऊर्जा नै हाम्रो आन्तरिक इन्जिनियरिङ्गको लागि आवश्यक इन्धन हो।
उत्प्रेरणा (Catalysis of Consciousness):
जसरी MOF ले रासायनिक प्रतिक्रियालाई छिटो बनाउँछ, त्यसरी नै व्यवस्थित गरिएको मन (चित्त) र सञ्चित ऊर्जा (प्राण) ले चेतनाको उत्थान गर्छ। यसले ज्ञानको पर्दा हटाउँछ र आत्मिक बोध लाई छिटो र गहिरो बनाउँछ।
वैदिक श्लोकहरूमा MOF सिद्धान्तको प्रतिध्वनि
यस ‘समानताको सिद्धान्त’ लाई समर्थन गर्ने केही वैदिक र योगिक श्लोकहरू निम्न छन्:
योगसूत्र 1.52 (पतञ्जलि):
“ततः क्षीयते प्रकाशावरणम्”
अर्थ: “त्यसपछि ज्ञानको प्रकाश ढाक्ने आवरण हट्छ।”
दार्शनिक समानता: MOF को सिद्धान्तअनुसार, शरीरभित्र प्राणको व्यवस्थित सञ्चय र नियमनले विषाक्तता र मानसिक विक्षेप रूपी आवरणलाई हटाउँछ, जसले गर्दा चेतनाको वास्तविक प्रकाश चम्किन पाउँछ।
भगवद्गीता अध्याय 6, श्लोक 20:
“यत्रोपरमते चित्तं निरुद्धं योगसेवया”
अर्थ: “जब योगको निरन्तर अभ्यासद्वारा चित्त शान्त र व्यवस्थित हुन्छ, तब व्यक्तिले आत्मिक आनन्द प्राप्त गर्छ।”
दार्शनिक समानता: ऋषिहरूले मनलाई MOF को आणविक फ्रेमवर्क जस्तै नियन्त्रित र व्यवस्थित गरे। यो आन्तरिक स्थिरताले मात्र परम ऊर्जाको भण्डारण र उत्प्रेरणाको लागि उपयुक्त ‘आन्तरिक सक्रिय साइट’ तयार पार्छ।
योगतत्व उपनिषद्:
“अपानमूर्ध्वमुत्कृष्य प्राणं चैव ह्यधो नयेत्”
अर्थ: “अपानलाई माथि उकालोस् र प्राणलाई तल ल्याओस्।”
दार्शनिक समानता: यो MOF मा ग्यासलाई जबरजस्ती भण्डारण गरेजस्तै हो। ऋषिहरूले श्वासलाई रोकेर शरीरका दुई विपरीत ऊर्जा (प्राण र अपान) लाई एकै ठाउँमा केन्द्रित गर्थे। यो सञ्चित ऊर्जा नै आत्मिक बोधको लागि उत्प्रेरक शक्ति बन्थ्यो।
MOF (Metal-Organic Frameworks) को सिद्धान्त—जहाँ व्यवस्थित संरचना, छनोटशीलता, र ऊर्जा भण्डारण मुख्य छन्—वैज्ञानिक आविष्कारको उत्कृष्ट नमुना हो। तर, जब यसलाई समानताको सिद्धान्त (Principle of Analogy) मार्फत हेरिन्छ, तब यो सिद्धान्त मानव शरीरको भौतिक संरचना (हड्डी, हेमोग्लोबिन) मा प्राकृतिक रूपमा ‘इनर इन्जिनियरिङ्ग’ भएको मात्र नभई, वैदिक ऋषिहरूको आध्यात्मिक अभ्यासको आधारभूत सूत्रको रूपमा समेत देखिन्छ।
MOF ले भौतिक संसारमा स्वच्छ ऊर्जा र वातावरण सुधारको लागि क्रान्तिकारी समाधान दिन्छ। त्यसैगरी, यसले ऋषिहरूको आन्तरिक अभ्यासले मनको स्थिरता, प्राणको सञ्चय, र चेतनाको उत्थान (Enlightenment) को लागि एक पुरातन, तर शाश्वत ‘इनर इन्जिनियरिङ्ग’ विधिको रूपमा कसरी काम गरेको रहेछ त्यसको विज्ञान वारे समेत हामीलाई जानकारी दिन्छ। यसरी नोबेल पुरस्कारको यो खोजले विज्ञान र अध्यात्म बीचको दूरीलाई दार्शनिक रूपमा घटाएको छ, जसले मानव चेतनाको समग्र उत्थानको लागि एक साझा भाष्य प्रदान गर्दछ।