அணு அளவிலான அதிர்வு நிறமாலை மூலம் கார்பன் ஐசோடோப்புகளின் பரவலைக் கண்டறிதல்

டோக்கியோவில் உள்ள பல நிறுவனங்களுடன் இணைந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் அணு அளவிலான அதிர்வு நிறமாலையைப் பயன்படுத்தி கார்பன் ஐசோடோப்பு பரவலைக் கண்டறியும் நுட்பத்தை உருவாக்கியுள்ளனர். சுய பரவலைக் கண்காணிக்க ¹³C கிராஃபீனில் பதிக்கப்பட்ட ¹²C கார்பன் அணுக்களின் ஐசோடோபிக் லேபிளிங்கை எவ்வாறு பயன்படுத்தினார்கள் என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் விவரிக்கின்றனர். ஓக் ரிட்ஜ் தேசிய ஆய்வகத்தின் ஒரு குழு, அதிக இடஞ்சார்ந்த தீர்மானங்களைக் கொண்ட ஐசோடோப்புகளைக் கண்டறிவதற்கான சமீபத்திய ஆராய்ச்சியை வெளியிட்டுள்ளது.

Hachtel குறிப்பிடுவது போல, ஐசோடோப்புகள் பல்வேறு வகையான பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆனால் அணு மட்டத்தில் ஒன்றை மற்றொன்றிலிருந்து வேறுபடுத்துவது இன்னும் கடினமாக உள்ளது. ஐசோடோப்புகளை வேறுபடுத்தி அறிய, அவற்றின் நிறை (அவற்றில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை) அடிப்படையில் பண்புகளில் உள்ள வேறுபாட்டை கண்டறிய வேண்டும். ஒரு டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (TEM-Transmission Electron Microscope) தனிப்பட்ட அணுக்களின் நிலை மின்னியல் மின்னழுத்தத்தின் (ESP-Electrostatic Potential) படத்தைப் பிடிக்கப் பயன்படுகிறது, ஆனால் நிறை வேறுபாடுகளைக் கண்டறிய முடியாது. எலக்ட்ரான் ஆற்றல் இழப்பு ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக் அளவீடுகள் எலக்ட்ரான்களுடன் மாதிரிகளை கதிர்வீச்சு செய்வதை உள்ளடக்கியது. இந்த அளவீடுகள் அதிர்வு நிறமாலையை உள்ளடக்கியது. பூமியின் மேற்பரப்பில் காலநிலை மாற்றத்தின் விளைவுகளை ஆய்வு செய்ய, விஞ்ஞானிகள் தனிப்பட்ட ஐசோடோப்புகளைக் கண்காணிக்க இரண்டு அணுகுமுறைகளையும் பயன்படுத்துகின்றனர்.

ஆய்வில் கிராஃபீன் 2 மாதிரிகளைத் தயாரித்தது, ஒன்று 12 அணு நிறை மற்றும் மற்றொன்று 13 அணு நிறை கொண்டது. ஒவ்வொன்றும் அதிக பண்புகளைக் கண்டறிய ஒளி-புல ஆற்றல் இழப்புக்காக அளவிடப்பட்டது. மாதிரிகளை 650°C க்கு சூடாக்கிய பிறகு, ஆராய்ச்சியாளர்கள் மாதிரிகளில் எலக்ட்ரான்களை சுடுவதன் மூலம் மற்ற மாதிரியிலிருந்து பொருட்களை கொண்டு விரிசல்களை நிரப்ப முயன்றனர். ஒரு கரைப்பான் மூலம் விரிசல்களை நிரப்புவது மாதிரிகளைச் சுற்றியுள்ள ஹைட்ரோகார்பன்களை சிதைக்க அனுமதித்தது. பின்னர் கரைப்பான் மூலம் விரிசல் நிரப்பப்படுவதை எளிதாக்கியது. அடுத்து, உலையின் வெப்பநிலை 500°C-ஆகக்  குறைக்கப்பட்டது. இதனால் அதிர்வு எலக்ட்ரானிக் நிறமாலைமானியைப் பயன்படுத்தி விரிசல் நிரம்பியிருப்பதை நிரூபிக்க முடியும். குழு ஆய்வை மீண்டும் செய்தது ஆனால் அதிக வெப்பநிலையை கூடுதலாக இரண்டு மணிநேரம் பராமரித்தது. பின்னர் மாதிரி முழுவதும் ¹²C கார்பன் அணுக்கள் விநியோகிக்கப்படுவதைக் காட்ட அதிர்வு நிறமாலை பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது.

References:

• Gao, W., Xiao, J., Wang, Q., Li, S., Vasiliades, M. A., Huang, L., & Efstathiou, A. M. (2022). Unravelling the Mechanism of Intermediate‐Temperature CO2 Interaction with Molten‐NaNO3‐Salt‐Promoted MgO. Advanced Materials, 34(4), 2106677.
• Therrien, A. J., Hensley, A. J., Marcinkowski, M. D., Zhang, R., Lucci, F. R., Coughlin, B., & Sykes, E. C. H. (2018). An atomic-scale view of single-site Pt catalysis for low-temperature CO oxidation. Nature Catalysis, 1(3), 192-198.
• Yi, H., Balan, E., Gervais, C., Ségalen, L., Roche, D., Person, A., & Babonneau, F. (2014). Probing atomic scale transformation of fossil dental enamel using Fourier transform infrared and nuclear magnetic resonance spectroscopy: A case study from the Tugen Hills (Rift Gregory, Kenya). Acta biomaterialia, 10(9), 3952-3958.
• Chiu, H. Y., Hung, P., Postma, H. W. C., & Bockrath, M. (2008). Atomic-scale mass sensing using carbon nanotube resonators. Nano letters, 8(12), 4342-4346.