സ്വർണ്ണത്തിന്റെ ശാസ്ത്രം: എന്തുകൊണ്ട് ഈ വിലപിടിപ്പുള്ള ലോഹം ഒരിക്കലും നിറം മങ്ങുന്നില്ല

സഹസ്രാബ്ദങ്ങളായി, സ്വർണ്ണത്തിന്റെ ശാശ്വതമായ തിളക്കം നാഗരികതകളെ ആകർഷിച്ചിട്ടുണ്ട്; അത് സമ്പത്തിന്റെയും ശാശ്വതതയുടെയും പ്രതീകമായി വർത്തിക്കുന്നു. തുലെയ്ൻ സർവ്വകലാശാലയിലെ (Tulane University) ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഒടുവിൽ ഈ രഹസ്യം അനാവരണം ചെയ്തിരിക്കുന്നു; ഓക്സിഡേഷൻ തടയാൻ സ്വർണ്ണത്തിന് സങ്കീർണ്ണവും സൂക്ഷ്മവുമായ ഒരു സ്വയം സംരക്ഷണ സംവിധാനമുണ്ടെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നു.

ആറ്റോമിക് ഷീൽഡ്: സ്വർണ്ണം എങ്ങനെ സ്വയം സംരക്ഷിക്കുന്നു

സ്വർണ്ണം വളരെ സ്ഥിരതയുള്ള ഇലക്ട്രോൺ കോൺഫിഗറേഷൻ ഉള്ള ഒരു "നോബിൾ മെറ്റൽ" (noble metal) ആണെന്ന് കാലങ്ങളായി അറിയപ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കിലും, അതിന്റെ ഈ ഈടുനിൽപ്പിന്റെ കൃത്യമായ കാരണം ഇതുവരെ വ്യക്തമായിരുന്നില്ല. പ്രൊഫസർ മാത്യു മോണ്ടെമോറും (Matthew Montemore) പോസ്റ്റ്‌ഡോക്റ്ററൽ ഫെലോ സെന്തു ബിസ്‌വാസും (Santu Biswas) ചേർന്ന് Physical Review Letters-ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഗവേഷണം തെളിയിക്കുന്നത് സ്വർണ്ണത്തിന്റെ ഈ പ്രതിരോധം കേവലം രാസപരമായ നിഷ്ക്രിയത (chemical inertia) മാത്രമല്ല, മറിച്ച് ചലനാത്മകമായ ഭൗതിക ചലനം (dynamic physical movement) കൂടിയാണെന്നാണ്.

അത്യാധുനിക കമ്പ്യൂട്ടർ സിമുലേഷനുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, സ്വർണ്ണം ഓക്സിജനുമായി സമ്പർക്കത്തിൽ വരുമ്പോൾ അതിന്റെ ഉപരിതലത്തിലെ ആറ്റങ്ങൾ സ്വയമേവ പ്രത്യേക ജ്യാമിതീയ പാറ്റേണുകളായി പുനഃക്രമീകരിക്കപ്പെടുമെന്ന് ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി. ഈ ആറ്റോമിക് പുനഃക്രമീകരണം ഓക്സിജൻ തന്മാത്രകൾ ലോഹവുമായി ബന്ധപ്പെടുന്നതിനെ തടയുന്ന ഒരു ഭൗതിക തടസ്സം (physical barrier) സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ സ്വാഭാവിക "കവചം" (shield) അങ്ങേയറ്റം കാര്യക്ഷമമാണ്, ഇത് ഓക്സിഡേഷൻ പ്രക്രിയയെ ഒരു ശതകോടി മുതൽ ഒരു ലക്ഷം കോടി മടങ്ങ് വരെ സാവധാനത്തിലാക്കുന്നു. സാധാരണ മലിനീകരണ വസ്തുക്കളുമായി സമ്പർക്കത്തിൽ വന്നാൽ പോലും 24 കാരറ്റ് സ്വർണ്ണത്തിന് ആയിരക്കണക്കിന് വർഷം നിറം മങ്ങാതെ ഇരിക്കാൻ കഴിയുന്നത് ഇത് മൂലമാണ്.

ആഭരണങ്ങളിൽ നിന്ന് ഗ്രീൻ എനർജിയിലേക്ക്: വ്യവസായ മേഖല നേരിടുന്ന വെല്ലുവിളി

ഈ സ്വയം സംരക്ഷണ സംവിധാനം വ്യവസായ മേഖലയ്ക്ക് ഒരു വൈരുദ്ധ്യം (paradox) സൃഷ്ടിക്കുന്നു. കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ, പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾക്കായി വിനൈൽ അസറ്റേറ്റ് നിർമ്മിക്കുന്നതിനോ വാഹനങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള കാർബൺ മോണോക്സൈഡ് നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനോ പോലുള്ള അത്യാവശ്യ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളെ വേഗത്തിലാക്കാൻ സ്വർണ്ണത്തെ ഒരു ഉൽപ്രേരകമായി (catalyst) ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നാൽ, ആഭരണങ്ങൾക്ക് തിളക്കം നൽകുന്ന അതേ "കവചം" സ്വർണ്ണത്തെ ഒരു ഉൽപ്രേരകമെന്ന നിലയിൽ കുറഞ്ഞ ഫലപ്രദമാക്കുന്നു, കാരണം രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് ആവശ്യമായ രാസപരമായി ഇടപെടലുകളെ ഇത് പ്രതിരോധിക്കുന്നു.

നിർമ്മാണ മേഖലയിൽ ഒരു വലിയ മാറ്റത്തിന് (paradigm shift) തുലെയ്ൻ പഠനം സൂചന നൽകുന്നു. സ്വർണ്ണത്തെ മറ്റ് ലോഹങ്ങളുമായി (പാലാഡിയം പോലുള്ളവ) കൂട്ടിക്കലർത്തുന്നതിന് പകരം, അതിന്റെ ഉപരിതല രൂപത്തിൽ മാറ്റം വരുത്തിക്കൊണ്ട് എഞ്ചിനീയർമാർക്ക് സ്വർണ്ണത്തെ "വഞ്ചിക്കാൻ" (trick) ഉടൻ സാധിച്ചേക്കും. ഈ ആറ്റോമിക് പുനഃക്രമീകരണങ്ങളെ തടയുന്നതിലൂടെയോ തിരിച്ചിടുന്നതിലൂടെയോ, ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഉയർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തന ശേഷിയുള്ള സ്വർണ്ണ അധിഷ്ഠിത ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും. ഇത് ഗ്രീൻ എനർജി സാങ്കേതികവിദ്യകളിലും വ്യവസായ രാസ നിർമ്മാണത്തിലും വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങൾ കൊണ്ടുവന്നേക്കാം.

നിങ്ങളുടെ സ്വർണ്ണാഭരണങ്ങൾ എന്തുകൊണ്ടാണ് നിറം മാറുന്നത്?

ശുദ്ധമായ സ്വർണ്ണത്തിന്റെ ശാസ്ത്രീയ അത്ഭുതങ്ങൾക്കിടയിലും, ഇന്ത്യയിലെ പല ഉപഭോക്താക്കളും തങ്ങളുടെ ആഭരണങ്ങൾ മങ്ങുന്നതോ കറുത്ത പാടുകൾ ഉണ്ടാകുന്നതോ ശ്രദ്ധിക്കാറുണ്ട്. ഇത് സ്വർണ്ണത്തിന്റെ പോരായ്മയല്ല, മറിച്ച് ലോഹസങ്കലനം (alloying) മൂലമാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. 24 കാരറ്റ് സ്വർണ്ണം ദൈനംദിന ഉപയോഗത്തിന് വളരെ മൃദുവായതിനാൽ, കടുപ്പം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനായി ആഭരണ നിർമ്മാതാക്കൾ അതിൽ ചെമ്പ്, വെള്ളി, സിങ്ക് അല്ലെങ്കിൽ നിക്കൽ തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങൾ കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നു.

നിറം മങ്ങുന്നതിന്റെ അളവ് കാരറ്റ് റേറ്റിംഗുമായി നേരിട്ട് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു:

• 18-കാരറ്റ് (75% സ്വർണ്ണം): 25% ലോഹസങ്കലനം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു; നിറം മാറുന്നതിനെ പ്രതിരോധിക്കാൻ കൂടുതൽ ശേഷിയുണ്ട്.
• 14-കാരറ്റ് (58.3% സ്വർണ്ണം): പ്രതിപ്രവർത്തന ശേഷിയുള്ള ലോഹങ്ങൾ കൂടുതൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
• 10-കാരറ്റ് (41.7% സ്വർണ്ണം): ചെമ്പ് അല്ലെങ്കിൽ വെള്ളിയുടെ ഉയർന്ന ശതമാനം കാരണം നിറം മങ്ങാൻ സാധ്യത കൂടുതലാണ്.

ഈ ലോഹസങ്കലന ലോഹങ്ങൾ വായുവിലെ സൾഫർ, വിയർപ്പ് അല്ലെങ്കിൽ വീട്ടുപകരണങ്ങളിലെ രാസവസ്തുക്കൾ എന്നിവയുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ അവ ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഇത് സ്വർണ്ണാഭരണങ്ങളിൽ കാണപ്പെടുന്ന പച്ചയോ കറുപ്പോ നിറത്തിലുള്ള പാടുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു.

ഇന്ത്യയെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം ഇതിന്റെ അർത്ഥമെന്താണ്?

• ഗ്രീൻ ടെക്നകോളജിയിലെ പുരോഗതി: ഇന്ത്യ ഗ്രീൻ ഹൈഡ്രജൻ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയിലേക്കും കൂടുതൽ ശുദ്ധമായ വ്യവസായ നിർമ്മാണത്തിലേക്കും നീങ്ങുമ്പോൾ, കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ സ്വർണ്ണ അധിഷ്ഠിത ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാനുള്ള കഴിവ് കാർബൺ ക്യാപ്ചർ (carbon capture), മലിനീകരണ നിയന്ത്രണം എന്നിവയിൽ വലിയ സാങ്കേതിക നേട്ടം നൽകും.
• ആഭരണ മേഖലയിലെ സാമ്പത്തിക സ്വാധീനം: ലോഹസങ്കലനങ്ങളുടെ കൃത്യമായ രസതന്ത്രം മനസ്സിലാക്കുന്നത് ഇന്ത്യൻ ആഭരണ നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് കൂടുതൽ ഗുണമേന്മയുള്ളതും ഈടുനിൽക്കുന്നതുമായ സ്വർണ്ണ മിശ്രിതങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കും. ഇത് കൂടുതൽ കാലം തിളക്കം നിലനിർത്തുന്നതിലൂടെ വലിയ ആഭരണ വിപണിയിൽ ഉപഭോക്താക്കളുടെ വിശ്വാസം വർദ്ധിപ്പിക്കും.
• വ്യവസായ നിർമ്മാണം: ഇന്ത്യയുടെ വളരുന്ന കെമിക്കൽ, ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ മേഖലകൾക്ക് കൂടുതൽ കൃത്യതയുള്ള, ഉപരിതല രൂപമാറ്റം വരുത്തിയ (surface-engineered) ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ സ്വീകരിക്കാനുള്ള അവസരം ഈ കണ്ടെത്തൽ നൽകുന്നു. ഇത് ചെലവ് കുറയ്ക്കാനും രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കാനും സഹായിക്കും.