کاوانش، جاپان، 15 نومبر، 2022/پی آرنیوزوائر/ — ماحولیاتی مسائل جیسے کہ موسمیاتی تبدیلی، وسائل کی کمی، انواع کا ناپید ہونا، پلاسٹک کی آلودگی اور دنیا کی آبادی میں اضافے کی وجہ سے جنگلات کی کٹائی مزید دباؤ کا شکار ہو رہی ہے۔
کاربن ڈائی آکسائیڈ (CO2) ایک گرین ہاؤس گیس ہے اور آب و ہوا کی تبدیلی کی اہم وجوہات میں سے ایک ہے۔ اس سلسلے میں، "مصنوعی فتوسنتھیس (کاربن ڈائی آکسائیڈ کی تصویر کشی)" نامی عمل کاربن ڈائی آکسائیڈ، پانی اور شمسی توانائی سے ایندھن اور کیمیکلز کے لیے نامیاتی خام مال تیار کر سکتا ہے، جیسا کہ پودے کرتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، وہ CO2 کے اخراج کو کم کرتے ہیں، جو توانائی اور کیمیائی پیداوار کے لیے فیڈ اسٹاک کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ لہذا، مصنوعی فتوسنتھیس کو سب سے زیادہ جدید سبز ٹیکنالوجی کے طور پر جانا جاتا ہے.
MOFs (دھاتی-نامیاتی فریم ورک) غیر نامیاتی دھاتوں اور نامیاتی لنکرز کے جھرمٹ پر مشتمل سپر پورس مواد ہیں۔ انہیں نینو رینج میں سالماتی سطح پر سطح کے بڑے رقبے کے ساتھ کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ ان خصوصیات کی وجہ سے، MOFs کو گیس ذخیرہ کرنے، علیحدگی، دھاتی جذب، کیٹالیسس، منشیات کی ترسیل، پانی کی صفائی، سینسر، الیکٹروڈ، فلٹر وغیرہ میں لاگو کیا جا سکتا ہے۔
کوانٹم ڈاٹس، دوسری طرف، آپٹیکل خصوصیات کے ساتھ انتہائی چھوٹے مواد (0.5–9 نینو میٹر) ہیں جو کوانٹم کیمسٹری اور کوانٹم میکینکس کے اصولوں کی پابندی کرتے ہیں۔ انہیں "مصنوعی ایٹم یا مصنوعی مالیکیول" کہا جاتا ہے کیونکہ ہر کوانٹم ڈاٹ صرف چند سے ہزاروں ایٹموں یا مالیکیولز پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس سائز کی حد میں، الیکٹرانوں کی توانائی کی سطحیں مسلسل نہیں رہتی ہیں اور ایک جسمانی رجحان کی وجہ سے الگ ہوجاتی ہیں جسے کوانٹم کنفینمنٹ اثر کہا جاتا ہے۔ اس صورت میں، خارج ہونے والی روشنی کی طول موج کوانٹم ڈاٹ کے سائز پر منحصر ہوگی۔ ان کوانٹم نقطوں کو مصنوعی فتوسنتھیس میں بھی لگایا جا سکتا ہے جس کی وجہ ان کی روشنی جذب کرنے کی زیادہ صلاحیت، ایک سے زیادہ ایکسائٹن پیدا کرنے کی صلاحیت اور سطح کے بڑے رقبے کی وجہ سے ہے۔
MOFs اور کوانٹم ڈاٹ دونوں کو گرین سائنس الائنس نے ترکیب کیا ہے۔ اس سے پہلے، انہوں نے مصنوعی فتوسنتھیس کے لیے ایک خصوصی اتپریرک کے طور پر فارمک ایسڈ تیار کرنے کے لیے MOF-quantum dot composites کو کامیابی سے استعمال کیا ہے۔ تاہم، یہ اتپریرک پاؤڈر کی شکل میں ہیں اور ہر عمل میں ان کیٹالسٹ پاؤڈر کو فلٹریشن کے ذریعے جمع کیا جانا چاہیے۔ لہذا، اسے حقیقی صنعتی استعمال میں لاگو کرنا مشکل ہے کیونکہ یہ عمل مسلسل نہیں ہوتے ہیں۔
اس کے جواب میں، مسٹر کاجینو ٹیٹسورو، مسٹر ایوابایاشی ہیروہیسا، اور گرین سائنس الائنس کمپنی، لمیٹڈ کے ڈاکٹر موری ریوہئی نے اپنی ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ان خصوصی مصنوعی فوٹو سنتھیس کیٹیلسٹس کو ایک سستے ٹیکسٹائل فیبرک پر متحرک کیا اور ایک نیا فارمک ایسڈ پلانٹ کھولا۔ اس عمل کو عملی صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے مسلسل چلایا جا سکتا ہے۔ مصنوعی فتوسنتھیس کے رد عمل کی تکمیل کے بعد، فارمک ایسڈ پر مشتمل پانی کو نکال کر نکالا جا سکتا ہے، اور پھر مصنوعی فوٹو سنتھیس کو دوبارہ شروع کرنے کے لیے کنٹینر میں نیا تازہ پانی شامل کیا جا سکتا ہے۔
فارمک ایسڈ ہائیڈروجن ایندھن کی جگہ لے سکتا ہے۔ ہائیڈروجن پر مبنی معاشرے کو دنیا بھر میں اپنانے کو روکنے کی ایک اہم وجہ یہ ہے کہ ہائیڈروجن، کائنات کا سب سے چھوٹا ایٹم، ذخیرہ کرنا مشکل ہے، اور ہائیڈروجن کا ایک اچھی طرح سے بند ذخیرہ بنانا بہت مہنگا ہوگا۔ اس کے علاوہ، ہائیڈروجن گیس دھماکہ خیز ہو سکتی ہے اور حفاظت کے لیے خطرہ بن سکتی ہے۔ فارمک ایسڈ کو بطور ایندھن ذخیرہ کرنا بہت آسان ہے کیونکہ وہ مائع ہوتے ہیں۔ اگر ضروری ہو تو، فارمک ایسڈ صورتحال میں ہائیڈروجن پیدا کرنے کے رد عمل کو متحرک کر سکتا ہے۔ اس کے علاوہ فارمک ایسڈ کو مختلف کیمیکلز کے لیے خام مال کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔
یہاں تک کہ اگر مصنوعی فوٹو سنتھیسز کی کارکردگی ابھی بھی بہت کم ہے، گرین سائنس الائنس کارکردگی کو بڑھانے اور صحیح معنوں میں مصنوعی فوٹو سنتھیس کو متعارف کرانے کے لیے جدوجہد جاری رکھے گا۔