কীভাবে রসায়ন এবং জোর করে শক্ত পৃষ্ঠগুলিতে রহস্যজনক সর্পিল নিদর্শনগুলি

ইউসিএলএর ডক্টরাল শিক্ষার্থী ইলিন ওয়াং লক্ষ্য করেছেন যে তার একটি নমুনায় কিছু ছোট ছোট বিন্দু উপস্থিত হয়েছিল, যা দুর্ঘটনাক্রমে রাতারাতি বাদ পড়েছিল। স্তরযুক্ত নমুনায় একটি জার্মানিয়াম ওয়েফার সমন্বিত একটি জার্মান ওয়েফারের সমন্বয়ে এক ফোঁটা জলের সংস্পর্শে বাষ্পীভূত ধাতব ছায়াছবি রয়েছে। এক ঝাঁকুনিতে, তিনি একটি মাইক্রোস্কোপের নীচে বিন্দুগুলির দিকে তাকালেন এবং তার চোখকে বিশ্বাস করতে পারেননি। রাসায়নিক বিক্রিয়া দ্বারা সুন্দর সর্পিল নিদর্শনগুলি জার্মিয়াম পৃষ্ঠে প্রবেশ করা হয়েছিল।

ওয়াংয়ের কৌতূহল তাকে আগে কেউ যা দেখেনি তা আবিষ্কার করার জন্য যাত্রায় নিয়ে যায়: স্বতঃস্ফূর্তভাবে কয়েকশো-অভিন্ন-অভিন্ন সর্পিল নিদর্শনগুলি সেন্টিমিটার বর্গাকার জার্মানিয়াম চিপে গঠিত হতে পারে। আরও কী, পরীক্ষার পরামিতিগুলিতে ছোট পরিবর্তনগুলি যেমন ধাতব ফিল্মের বেধ, আর্কিমিডিয়ান সর্পিল, লোগারিদমিক সর্পিল, লোটাস ফুলের আকার, রেডিয়ালি প্রতিসাম্য নিদর্শন এবং আরও অনেক কিছু সহ বিভিন্ন নিদর্শন তৈরি করে।

আবিষ্কার, প্রকাশিত শারীরিক পর্যালোচনা উপকরণযখন ডিএনএকে ধাতব ফিল্মে আবদ্ধ করার চেষ্টা করার সময় ওয়াং একটি ছোট ভুল করেছিলেন তখন ভাগ্যক্রমে ঘটেছিল।

“আমি রাসায়নিক বন্ডগুলি ভঙ্গ এবং সংস্কারের মাধ্যমে কোনও পৃষ্ঠের বায়োমোলিকুলগুলিকে শ্রেণিবদ্ধ করার জন্য একটি পরিমাপ কৌশল বিকাশের চেষ্টা করছিলাম,” ওয়াং বলেছিলেন। “একটি শক্ত সাবস্ট্রেটে ডিএনএ অণুগুলি ঠিক করা বেশ সাধারণ। আমি অনুমান করি যে কেউ একই ভুল করেনি যে আমি মাইক্রোস্কোপের নীচে দেখতে পেয়েছি।”

নিদর্শনগুলি কীভাবে গঠিত হয়েছিল সে সম্পর্কে আরও জানতে, ওয়াং এবং সহ-লেখক জিওভান্নি জোকচি, একজন ইউসিএলএ পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপক, এমন একটি সিস্টেম তদন্ত করেছিলেন যা জড়িত একটি জার্মানিয়াম ওয়েফারের পৃষ্ঠের ক্রোমিয়ামের 10-ন্যানোমিটার পুরু স্তরটি বাষ্পীভূত করে, তারপরে সোনার 4-ন্যানোমিটার স্তরটি অনুসরণ করে। এরপরে, গবেষকরা পৃষ্ঠের উপরে হালকা এচিং দ্রবণটির একটি ফোঁটা রেখেছিলেন এবং এটি রাতারাতি শুকিয়ে ফেলেন, তারপরে বাষ্পীভবন রোধ করতে একটি ভেজা চেম্বারে একই ইচিং দ্রবণ দিয়ে চিপটি ধুয়ে পুনরায় ইনকুব্ট করে।

“সিস্টেমটি মূলত একটি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার গঠন করে,” জোকচি বলেছিলেন।

24-48 ঘন্টা ধরে, ধাতব ফিল্ম দ্বারা অনুঘটকিত একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া জার্মানিয়াম পৃষ্ঠের উপর উল্লেখযোগ্য নিদর্শনগুলি তৈরি করেছিল। প্রক্রিয়াটির তদন্তে জানা গেছে যে ক্রোমিয়াম এবং সোনার ছায়াছবিগুলি চাপের মধ্যে ছিল এবং অনুঘটক প্রতিক্রিয়া এগিয়ে যাওয়ার সাথে সাথে জার্মানিয়াম থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে পড়েছিল। ফলস্বরূপ স্ট্রেস ধাতব ছবিতে কুঁচকানো তৈরি করেছিল যা আরও ক্যাটালাইসিসের অধীনে গবেষকরা যে আশ্চর্যজনক নিদর্শনগুলি দেখেছিলেন তা তৈরি করেছিল।

“ধাতব স্তরটির বেধ, নমুনার যান্ত্রিক চাপের প্রাথমিক অবস্থা এবং এচিং সলিউশনটির রচনাটি সমস্ত বিকাশকারী প্যাটার্নের ধরণ নির্ধারণে ভূমিকা রাখে,” জোকি বলেছিলেন।

এই গবেষণার সবচেয়ে আকর্ষণীয় অনুসন্ধানগুলির মধ্যে একটি হ’ল নিদর্শনগুলি খাঁটি রাসায়নিক নয় তবে ধাতব ফিল্মের অবশিষ্ট চাপ দ্বারা প্রভাবিত হয়। গবেষণাটি পরামর্শ দেয় যে ধাতবটির পূর্বনির্ধারিত উত্তেজনা বা সংক্ষেপণ উদ্ভূত আকারগুলি নির্ধারণ করে। সুতরাং, দুটি প্রক্রিয়া, একটি রাসায়নিক এবং একটি যান্ত্রিক, নিদর্শনগুলি উত্পাদন করতে একসাথে কাজ করেছিল।

এই ধরণের কাপলিং, একটি ইন্টারফেসের ক্যাটালাইসিস-চালিত বিকৃতি এবং অন্তর্নিহিত রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির মধ্যে গঠিত, পরীক্ষাগার পরীক্ষায় অস্বাভাবিক তবে প্রকৃতিতে সাধারণ। এনজাইমগুলি প্রকৃতির বৃদ্ধি অনুঘটক করে, যা কোষ এবং টিস্যুগুলিকে বিকৃত করে। এটি এই যান্ত্রিক অস্থিতিশীলতা যা টিস্যুগুলিকে নির্দিষ্ট আকারে বাড়িয়ে তোলে, যার মধ্যে কয়েকটি ওয়াংয়ের পরীক্ষায় দেখাগুলির সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ।

“জৈবিক বিশ্বে এই ধরণের কাপলিং আসলে সর্বব্যাপী,” জোকচি বলেছিলেন। “আমরা কেবল পরীক্ষাগার পরীক্ষায় এটি ভাবি না কারণ প্যাটার্ন গঠনের বিষয়ে বেশিরভাগ পরীক্ষাগার পরীক্ষাগুলি তরলগুলিতে করা হয় That’s এটিই এই আবিষ্কারটিকে এত উত্তেজনাপূর্ণ করে তোলে It এটি আমাদের একটি জীবিত পরীক্ষাগার ব্যবস্থা দেয় যাতে এই ধরণের কাপলিং এবং এর অবিশ্বাস্য প্যাটার্ন-গঠনের ক্ষমতা অধ্যয়ন করা যায়” “

রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিতে প্যাটার্ন গঠনের অধ্যয়নটি ১৯৫১ সালে শুরু হয়েছিল যখন সোভিয়েত কেমিস্ট বরিস বেলোসভ দুর্ঘটনাক্রমে একটি রাসায়নিক ব্যবস্থা আবিষ্কার করেছিলেন যা স্বতঃস্ফূর্তভাবে দোলনা করতে পারে, যা রাসায়নিক প্যাটার্ন গঠনের নতুন ক্ষেত্র এবং ননকিলিব্রিয়াম থার্মোডাইনামিক্সের উদ্বোধন করেছিল। একই সময়ে এবং স্বাধীনভাবে, ব্রিটিশ গণিতবিদ অ্যালান টুরিং আবিষ্কার করেছিলেন যে রাসায়নিক সিস্টেমগুলি পরে “প্রতিক্রিয়া-প্রসারণ সিস্টেম” বলে অভিহিত করা হয়, স্বতঃস্ফূর্তভাবে স্পেসে যেমন স্ট্রাইপ বা পোলকা বিন্দুগুলি তৈরি করতে পারে। ওয়াংয়ের পরীক্ষাগুলিতে পর্যবেক্ষণ করা প্রতিক্রিয়া-প্রসারণ গতিশীলতা টিউরিং দ্বারা পোস্ট করা তাত্ত্বিক বিষয়গুলিকে মিরর করে।

যদিও পদার্থবিজ্ঞান এবং প্যাটার্ন গঠনে জটিল সিস্টেমগুলির ক্ষেত্রটি 1980 এবং 90 এর দশকে স্পটলাইটে একটি সময় উপভোগ করেছিল, আজ অবধি, পরীক্ষাগারে রাসায়নিক প্যাটার্ন গঠনের অধ্যয়নের জন্য ব্যবহৃত পরীক্ষামূলক সিস্টেমগুলি মূলত 1950 -এর দশকে প্রবর্তিতগুলির রূপগুলি। ওয়াং-জোচি সিস্টেম রাসায়নিক প্যাটার্ন গঠনের পরীক্ষামূলক গবেষণায় একটি বড় অগ্রগতির প্রতিনিধিত্ব করে।