کاوانیشی، جاپان، 15 نومبر، 2022/پی آرنیوزوائر/ — ماحولیاتی مسائل جیسے کہ آب و ہوا میں تبدیلی، قدرتی وسائل کی کمی، انواع کا ناپید ہونا، پلاسٹک کی آلودگی اور جنگلات کی کٹائی آبادی کے دھماکے کی وجہ سے دنیا بھر میں بڑھ 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 فوٹو سنتھیسز (CO2 photoreduction)" کے نام سے جانا جانے والا عمل CO2، پانی اور شمسی توانائی سے ایندھن اور کیمیکلز کے لیے نامیاتی فیڈ اسٹاک تیار کر سکتا ہے، جیسا کہ پودے کرتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، وہ CO2 کے اخراج کو بھی کم کرتے ہیں، کیونکہ CO2 کو توانائی اور کیمیائی وسائل کی پیداوار کے لیے فیڈ اسٹاک کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ لہذا، مصنوعی فوٹو سنتھیس کو جدید ترین سبز ٹیکنالوجیز میں سے ایک سمجھا جاتا ہے۔
MOFs (Metal Organic Frameworks) غیر نامیاتی دھاتوں اور نامیاتی لنکرز کے جھرمٹ پر مشتمل الٹرا پورس مواد ہیں۔ انہیں نینو میٹر کی حد میں سالماتی سطح پر کنٹرول کیا جا سکتا ہے اور ان کی سطح کا رقبہ بڑا 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، الٹراتھن مواد (0.5–9 nm) ہیں جن کی نظری خصوصیات کوانٹم کیمسٹری اور کوانٹم میکینکس کے اصولوں کے مطابق ہیں۔ انہیں "مصنوعی ایٹم یا مصنوعی مالیکیول" کہا جاتا ہے کیونکہ ہر کوانٹم ڈاٹ صرف چند یا چند ہزار 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 نقطوں 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 کے تحت ترکیب کیا گیا ہے۔ اس سے پہلے، انہوں نے MOF کوانٹم ڈاٹ مرکب مواد کو مصنوعی روشنی سنتھیسس کے لیے ایک خصوصی اتپریرک کے طور پر فارمک ایسڈ پیدا کرنے کے لیے 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، چونکہ یہ عمل مسلسل نہیں ہوتے، اس لیے ان کا عملی صنعتی استعمال کے لیے درخواست دینا مشکل ہے۔
اس کے جواب میں، مسٹر ٹیٹسورو کاجینو، مسٹر ہیروہیسا ایوابیاشی، اور گرین سائنس الائنس کمپنی لمیٹڈ کے ڈاکٹر ریوہئی موری نے اپنی ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ان خصوصی مصنوعی فوٹو سنتھیسس کیٹیلسٹ کو سستی ٹیکسٹائل شیٹس پر متحرک کیا اور فارمک ایسڈ کی پیداوار کے لیے ایک نیا عمل تیار کیا۔ جو عملی صنعتی ایپلی کیشنز میں مسلسل کام کر سکتا ہے۔ مصنوعی فتوسنتھیس کے رد عمل کی تکمیل کے بعد، فارمک ایسڈ پر مشتمل پانی کو نکالنے کے لیے نکالا جا سکتا ہے، اور مصنوعی فوٹو سنتھیس کو مسلسل دوبارہ شروع کرنے کے لیے نئے تازہ پانی کو دوبارہ کنٹینر میں شامل کیا جا سکتا ہے۔
فارمک ایسڈ ہائیڈروجن ایندھن کی جگہ لے سکتا ہے۔ دنیا بھر میں ہائیڈروجن سوسائٹی کے پھیلاؤ کو روکنے کی ایک اہم وجہ یہ ہے کہ ہائیڈروجن کائنات کا سب سے چھوٹا ایٹم ہے، اس لیے اسے ذخیرہ کرنا مشکل ہے، اور ہائیڈروجن ٹینک کی پیداوار زیادہ مہنگی ہو گی۔ اس کے علاوہ، ہائیڈروجن گیس دھماکہ خیز ہو سکتی ہے اور حفاظت کے لیے خطرہ بن سکتی ہے۔ چونکہ فارمک ایسڈ ایک مائع ہے، اس لیے اسے ایندھن کے طور پر ذخیرہ کرنا آسان ہے۔ اگر ضروری ہو تو، فارمک ایسڈ کو سیٹو میں ہائیڈروجن کی پیداوار کو متحرک کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ فارمک ایسڈ کو مختلف کیمیکلز کے لیے خام مال کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔
اگرچہ مصنوعی فوٹو سنتھیسز کی کارکردگی اب بھی کم ہے، گرین سائنس الائنس مصنوعی فوٹو سنتھیس کے لیے عملی ایپلی کیشنز قائم کرنے کے لیے کارکردگی میں بہتری کے لیے جدوجہد جاری رکھے گا۔