রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিকে গতি বাড়ানো শিল্প প্রক্রিয়াগুলি উন্নত করতে বা অযাচিত বা ক্ষতিকারক বর্জ্য হ্রাস করার মূল চাবিকাঠি। এই উন্নতিগুলি উপলব্ধি করার জন্য রসায়নবিদরা ডকুমেন্টেড প্রতিক্রিয়া পথগুলির চারপাশে ডিজাইন করতে হবে। এখন, পেন স্টেট গবেষকদের একটি দল আবিষ্কার করেছে যে অক্সিডেটিভ সংযোজন নামে একটি মৌলিক প্রতিক্রিয়া একই প্রান্তগুলি অর্জনের জন্য একটি ভিন্ন পথ অনুসরণ করতে পারে, এই প্রশ্নটি উত্থাপন করে যে ঘটনাগুলির এই নতুন ক্রমটি সমস্ত কিছু ঘটছে এবং সম্ভাব্যভাবে রাসায়নিক নকশার জন্য নতুন স্থান খুলেছে কিনা।
গবেষণার বর্ণনা দেওয়ার একটি কাগজ 23 জুন, 2025 এ প্রকাশিত হয়েছিল আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটির জার্নাল।
জৈব যৌগগুলির প্রতিক্রিয়া – কার্বন, হাইড্রোজেন, অক্সিজেন এবং কয়েকটি অন্যান্য উপাদান রয়েছে – জৈব উপাদানগুলির জন্য নির্দিষ্ট বন্ধন নিদর্শন এবং বৈদ্যুতিন বিন্যাস দ্বারা সীমাবদ্ধ। ট্রানজিশন ধাতুগুলিতে আরও বৈদ্যুতিন ব্যবস্থা পাওয়া যায়, অন্য ধরণের উপাদান যা অন্তর্ভুক্ত থাকে, উদাহরণস্বরূপ, প্ল্যাটিনাম এবং প্যালাডিয়াম। যখন ট্রানজিশন ধাতুগুলি জৈব যৌগগুলির সাথে যোগাযোগ করে, তখন জটিলতার এই যুক্ত স্তরটি জৈব যৌগগুলির বৈদ্যুতিন কাঠামোকে সংশোধন করতে পারে যা সম্ভাব্য প্রতিক্রিয়ার বিস্তৃত বৈচিত্র্যের দিকে পরিচালিত করে, রাসায়নিক বন্ধনগুলি ভাঙা এবং অনুঘটক প্রতিক্রিয়াগুলি বিশুদ্ধভাবে জৈব যৌগগুলির মধ্যে সম্ভব নয়। এই রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি যেভাবে ঘটতে পারে তার বিভিন্নতা বোঝা রসায়নবিদদের শিল্প প্রক্রিয়াগুলির দক্ষতা বাড়াতে বা নতুন সমাধানগুলি সন্ধান করতে রূপান্তর ধাতুগুলি কাজে লাগানোর উপায়গুলি ডিজাইন করতে সহায়তা করতে পারে যা উদাহরণস্বরূপ, পরিবেশ দূষণকারীদের হ্রাস করতে সহায়তা করতে পারে, গবেষকদের মতে।
পেন স্টেটের ইবারলি কলেজ অফ সায়েন্সের কেমিস্ট্রি বিভাগের সহকারী অধ্যাপক এবং গবেষণা দলের নেতা জোনাথন কুও বলেছেন, “ট্রানজিশন ধাতুতে এমন সম্পত্তি রয়েছে যা তাদের জৈব রসায়নের ‘নিয়ম ভঙ্গ করতে’ অনুমতি দেয়।” “উদাহরণস্বরূপ, জৈবিক ব্যবস্থাগুলি মূলত জৈব হিসাবে বিবেচিত হলেও কোষগুলির বেশিরভাগ রসায়ন সক্রিয় সাইটগুলিতে ঘটে, যেখানে ধাতব সহ-উপাদানগুলি প্রকৃতপক্ষে প্রতিক্রিয়াশীলতা চালায়। রূপান্তর ধাতুগুলি শিল্প-স্কেল রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিও অনুঘটক করার জন্যও ব্যবহৃত হয়। এই প্রতিক্রিয়াগুলি কীভাবে প্রকৃতির বা এমনকি উদ্ভাবন করার জন্য একটি উপায় যা প্রকৃতির বা এমনকি উদ্ভাবন করার জন্য একটি উপায় যা প্রকৃতির প্রতিক্রিয়াগুলি অর্জন করে না।”
রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি ঘটে কারণ অণুগুলি রচনা করে এমন পরমাণুগুলি “চায়” এমন একটি অবস্থায় থাকতে পারে যা আরও স্থিতিশীল। এই স্থিতিশীলতা মূলত কক্ষপথের মধ্যে ইলেক্ট্রনগুলি পুনরায় সাজানোর মাধ্যমে সম্পন্ন হয় – পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের আশেপাশের মেঘের মতো অঞ্চল যেখানে ইলেক্ট্রনগুলি অবস্থিত হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, একটি হাইড্রোজেন পরমাণু কেবলমাত্র একটি ইলেক্ট্রন রয়েছে যা “1 এস” কক্ষপথে বাস করে। যাইহোক, দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু ডাইহাইড্রোজেন (এইচ 2) তৈরি করতে বন্ধন করতে পারে, যেখানে দুটি 1 এস কক্ষপথ দুটি হাইব্রিড কক্ষপথ তৈরি করতে মিশ্রিত করে। দুটি হাইব্রিড কক্ষপথের আরও স্থিতিশীল দুটি ইলেক্ট্রনকে হোস্ট করে, যার ফলে নেট শক্তি সঞ্চয় এবং আরও স্থিতিশীলতা দেখা দেয়। বৃহত্তর, আরও জটিল উপাদানগুলির বিভিন্ন শক্তির স্তরের পাশাপাশি পি-, ডি- এবং এফ-অরবিটালগুলির সাথে একাধিক এস-অরবিটাল থাকতে পারে, যার বিভিন্ন আকার এবং ক্ষমতা রয়েছে, যার ফলে বৈদ্যুতিন কাঠামোর আরও বৈচিত্র্য এবং আরও সম্ভাব্য রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির দিকে পরিচালিত হয়।
“প্রকৃতিতে, একটি হাইড্রোজেন পরমাণু কেবলমাত্র তার একমাত্র কক্ষপথের সংস্থান, 1 এস কক্ষপথ ব্যবহার করে তার ইলেক্ট্রনকে সমর্থন করতে পারে,” কুও বলেছিলেন। “তবে দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু একত্রিত হয়ে বলতে পারে, ‘আমাদের দুটি ইলেক্ট্রন এবং দুটি কক্ষপথের সংস্থান রয়েছে, আমাদের সংস্থানগুলির মধ্যে বোঝা ভাগ করে নেওয়ার সবচেয়ে কার্যকর উপায় কী।
অক্সিডেটিভ সংযোজনের বেশিরভাগ বিবরণে, ট্রানজিশন ধাতুগুলি বাইন্ডিং প্রক্রিয়া চলাকালীন তাদের ইলেক্ট্রনগুলিকে জৈব স্তরগুলিতে দান করার জন্য বলা হয়। ট্রানজিশন ধাতুর সাথে জৈব অণুর ঘনিষ্ঠতা দুটি কক্ষপথকে মিশ্রিত করতে দেয়, বিভিন্ন ধরণের প্রতিক্রিয়া চালিত করে। এ কারণে, ট্রানজিশন মেটাল যৌগগুলি যা বৈদ্যুতিন ঘনগুলির বিকাশের জন্য অনেক প্রচেষ্টা হয়েছে, যা তাদের সম্ভাব্যভাবে আরও শক্তিশালী অ্যাক্টিভেটর করে তুলবে।
“তবে এটি লক্ষ করা গেছে যে কিছু অক্সিডেটিভ সংযোজন কিছুটা আলাদা,” কুও বলেছিলেন। “একটি উপগোষ্ঠী প্রকৃতপক্ষে ট্রানজিশন মেটাল যৌগগুলি দ্বারা ত্বরান্বিত হয় যা বৈদ্যুতিন ঘাটতি।
গবেষণা দলটি প্ল্যাটিনাম এবং প্যালাডিয়াম ট্রানজিশন ধাতুযুক্ত যৌগগুলি ব্যবহার করেছিল – যা বৈদ্যুতিন ঘন ছিল না – এবং এগুলি হাইড্রোজেন গ্যাসের কাছে উন্মুক্ত করেছিল। এরপরে তারা ট্রানজিশন মেটাল কমপ্লেক্সে পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ করতে পারমাণবিক চৌম্বকীয় অনুরণন (এনএমআর) বর্ণালী ব্যবহার করে। এইভাবে, তারা একটি মধ্যবর্তী পদক্ষেপটি পর্যবেক্ষণ করতে পারে যা ইঙ্গিত দেয় যে হাইড্রোজেন তার ইলেক্ট্রনগুলি ধাতব কমপ্লেক্সে দান করেছিল, একটি চূড়ান্ত ফলাফলের অবস্থার কাছে পৌঁছানোর আগে যা অক্সিডেটিভ সংযোজন থেকে পৃথকযোগ্য ছিল।
“আমরা এই নতুন নাটকটি ট্রানজিশন মেটাল প্লেবুকের সাথে যুক্ত করতে আগ্রহী,” কুও বলেছিলেন। “এটি ঘটতে পারে তা দেখিয়ে আমরা ট্রানজিশন মেটাল কেমিস্ট্রি ব্যবহার করতে পারি এমন নতুন এবং উত্তেজনাপূর্ণ উপায়গুলি খোলে I আমি বিশেষত প্রতিক্রিয়াগুলি খুঁজে পেতে আগ্রহী যা জেদী দূষণকারীদের ভেঙে ফেলতে পারে” “
কুও ছাড়াও গবেষণা দলে পেন স্টেটের রসায়নের স্নাতক শিক্ষার্থী প্রথম লেখক নিশা রাও অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। পেন স্টেট ইবারলি কলেজ অফ সায়েন্স এই গবেষণাকে সমর্থন করেছে।