ज्या पदार्थाच्या केवळ उपस्थितीमुळे रासायनिक अभिक्रियेच्या वेगात बदल घडून येतो; मात्र त्या पदार्थात कोणताच रासायनिक बदल घडून येत नाही अशा पदार्थाना ‘उत्प्रेरक’ म्हणतात. अनेक प्रकारच्या रसायनांच्या निर्मितीमध्ये उत्प्रेरकांची (कॅटालिस्ट) भूमिका महत्त्वाची असते. अवघ्या काही नॅनोमीटर व्यासाचे सूक्ष्मकण आणि पातळ आच्छादने यांच्या मूळ स्वरूपातून उत्प्रेरक तयार होतात. सध्या जशी गरज वा उपयुक्तता असेल तशी उत्प्रेरके तयार करण्याची शक्यता शास्त्रज्ञ अजमावून पाहत आहेत. काही पदार्थ मूलत: उत्प्रेरक नसतात, पण नॅनो पातळीवर पोहोचल्यावर उत्प्रेरक बनतात. सोने आणि तांब्यासारखे पदार्थ तर सिरॅमिक्सप्रमाणे कठीण होतात. मोठय़ा आकाराच्या स्वरूपात सोने हा धातू अक्रिय असल्यामुळे कोणत्याही नेहमीच्या रसायनांच्या अभिक्रियेपासून पूर्णत: वेगळा राहतो, म्हणून त्याला ‘राजधातू’ म्हणतात. मात्र अवघ्या काही नॅनोमीटर व्यासाच्या कणांच्या स्वरूपात असताना तो कार्बन मोनाक्साइडचे रूपांतर कार्बनडाय ऑक्साइडमध्ये होण्याच्या प्रक्रियेत उत्प्रेरकाची भूमिका बजावतो. हल्लीच्या तंत्रज्ञान प्रगतीमुळे नॅनोकणांची वाढ होताना त्याच वेळी त्यांच्या आकारमानाचे आणि आकाराचे निरीक्षण करता येते.
नॅनो पदार्थ इतर नेहमीच्या पदार्थापेक्षा वेगळे ठरण्याची दोन प्रमुख कारणे आहेत. एक म्हणजे अणुपातळीवर वाढलेले सापेक्ष पृष्ठभाग क्षेत्र आणि दुसरे म्हणजे सुप्रसिद्ध पुंज परिणाम (क्वांटम इफेक्ट). यामुळे अभिक्रिया करण्याची क्षमता, मजबुती आणि विद्युतीय वैशिष्टय़े यांसारख्या गुणधर्मामध्ये बदल होतो. एखाद्या पदार्थाचे आकारमान जसजसे घटू लागते तसतशी त्याच्या पृष्ठभागावरील अणूंची संख्या अंतर्भागातील अणूंपेक्षा वाढायला लागते. उदा. ३० नॅनोमीटर आकारमानाच्या कणाच्या पृष्ठभागावर एकूण अणूंपकी ५ टक्के अणू असतात. १० नॅनोमीटर आकारमानाच्या कणात हेच प्रमाण २० टक्के असते, तर ३ नॅनोमीटर आकारमान असलेल्या कणात हेच प्रमाण ५० टक्क्यांपर्यंत पोहोचते. म्हणजे पदार्थाच्या मोठय़ा आकारमानाच्या कणांपेक्षा नॅनोकणांमध्ये दर एकक वस्तुमानापेक्षा अधिक पृष्ठभाग क्षेत्र असते. एका विशिष्ट वस्तुमानाच्या मोठय़ा कणांच्या स्वरूपातील पदार्थापेक्षा नॅनोकणांच्या स्वरूपातील पदार्थाची अभिक्रिया घडवून आणण्याची क्षमता जास्त असते. कारण उत्प्रेरकांच्या साहाय्याने घडणाऱ्या अभिक्रियांची संख्या पृष्ठभागामुळे वाढते.
शैलेश माळोदे (नाशिक) मराठी विज्ञान परिषद, वि. ना. पुरव मार्ग, चुनाभट्टी, मुंबई २२ office@mavipamumbai.org
हजारपेक्षा जास्त प्रीमियम लेखांचा आस्वाद घ्या ई-पेपर अर्काइव्हचा पूर्ण अॅक्सेस कार्यक्रमांमध्ये निवडक सदस्यांना सहभागी होण्याची संधी ई-पेपर डाउनलोड करण्याची सुविधा