தங்கத்தின் அறிவியல்: இந்த விலைமதிப்பற்ற உலோகம் ஏன் மங்காமல் இருக்கிறது

ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக, தங்கத்தின் அழியாத பிரகாசம் நாகரிகங்களை வியக்க வைத்துள்ளது, மேலும் இது செல்வம் மற்றும் நிலைத்தன்மையின் அடையாளமாகத் திகழ்கிறது. துலேன் பல்கலைக்கழகத்தைச் (Tulane University) சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள் இறுதியாக இந்த மர்மத்தை விடுவித்துள்ளனர்; தங்கம் ஆக்சிஜனேற்றத்தைத் (oxidation) தீவிரமாகத் தடுக்கும் ஒரு நுணுக்கமான, நுண்ணோக்கி அளவிலான சுயப் பாதுகாப்பு அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது என்பதை அவர்கள் வெளிப்படுத்தியுள்ளனர்.

அணுக்கப் பாதுகாப்பு கவசம்: தங்கம் தன்னை எவ்வாறு பாதுகாத்துக் கொள்கிறது

தங்கம் மிகவும் நிலையான எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பைக் கொண்ட ஒரு "உயர்தர உலோகம்" (noble metal) என்பது நீண்டகாலமாக அறியப்பட்டிருந்தாலும், அதன் நீடித்த நிலைத்தன்மையின் குறிப்பிட்ட வழிமுறை மர்மமாகவே இருந்தது. பேராசிரியர் மேத்யூ மாண்டோமோர் (Matthew Montemore) மற்றும் முனைவர் பட்டத்திற்குப் பிந்தைய ஆய்வாளர் சந்து பிஸ்வாஸ் (Santu Biswas) ஆகியோரால் Physical Review Letters இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஆராய்ச்சி, தங்கத்தின் எதிர்ப்புத் திறன் என்பது வெறும் வேதியியல் செயலற்ற தன்மை (chemical inertia) சார்ந்தது மட்டுமல்ல, அது ஒரு மாறும் இயற்பியல் இயக்கம் (dynamic physical movement) சார்ந்தது என்பதையும் நிரூபித்துள்ளது.

மேம்பட்ட கணினி உருவகப்படுத்துதல்களைப் (computer simulations) பயன்படுத்தி, தங்கம் ஆக்சிஜனுக்கு ஆளாகும்போது, அதன் மேற்பரப்பு அணுக்கள் தானாகவே குறிப்பிட்ட வடிவியல் அமைப்புகளாக (geometric patterns) மறுசீரமைக்கப்படுகின்றன என்பதைக் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர். இந்த அணு மறுசீரமைப்பு, ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகள் உலோகத்துடன் பிணைப்படைவதைத் தடுக்கும் ஒரு இயற்பியல் தடையை உருவாக்குகிறது. இந்த இயற்கையான "பாதுகாப்பு கவசம்" மிகவும் திறமையானது, இது ஆக்சிஜனேற்ற செயல்முறையை ஒரு பில்லியன் முதல் ஒரு டிரில்லியன் மடங்கு வரை மெதுவாக்குகிறது. பொதுவான மாசுக்களுக்கு ஆளாகும்போது கூட, 24-காரட் தங்கம் ஏன் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக மங்காமல் இருக்க முடியும் என்பதை இது விளக்குகிறது.

ஆபரணங்கள் முதல் பசுமை ஆற்றல் வரை: தொழில்துறை சவால்

இந்த சுயப் பாதுகாப்பு வழிமுறை தொழில்துறைக்கு ஒரு முரண்பாட்டை (paradox) ஏற்படுத்துகிறது. வேதியியல் பொறியியலில், பிளாஸ்டிக்குகளுக்கான வினைல் அசிடேட் (vinyl acetate) உற்பத்தி அல்லது வாகனங்களின் புகையிலிருந்து கார்பன் மோனாக்சைடை அகற்றுதல் போன்ற அத்தியாவசிய வினைகளை வேகப்படுத்த ஒரு வினையூக்கியாக (catalyst) தங்கம் பெரிதும் மதிக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், ஆபரணங்களை மினுமினுப்பாக வைத்திருக்கும் அதே "பாதுகாப்பு கவசம்", வினைகளைத் தூண்டுவதற்குத் தேவையான வேதியியல் தொடர்புகளைத் தடுப்பதால், வினையூக்கியாகத் தங்கத்தின் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது.

துலேன் ஆய்வு உற்பத்தியில் ஒரு அடிப்படை மாற்றத்தை (paradigm shift) பரிந்துரைக்கிறது. தங்கத்தை மற்ற உலோகங்களுடன் (பல்லேடியம் போன்ற) எளிதாகக் கலப்பதற்குப் பதிலாக, அதன் மேற்பரப்பு வடிவத்தை மாற்றுவதன் மூலம் பொறியாளர்கள் விரைவில் தங்கத்தை "ஏமாற்ற" முடியும். இந்த அணு மறுசீரமைப்புகளைத் தடுப்பதன் மூலம் அல்லது தலைகீழாக மாற்றுவதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் அதிக வினைத்திறன் கொண்ட தங்கம் சார்ந்த வினையூக்கிகளை உருவாக்க முடியும், இது பசுமை ஆற்றல் தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் தொழில்துறை வேதியியல் உற்பத்தியில் புரட்சியை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

உங்கள் தங்க ஆபரணங்கள் ஏன் இன்னும் நிறம் மாறுகின்றன

தூய தங்கத்தின் அறிவியல் அதிசயம் இருந்தபோதிலும், இந்தியாவில் உள்ள பல நுகர்வோர் தங்கள் ஆபரணங்கள் மங்கலாக மாறுவதையோ அல்லது கருப்புப் புள்ளிகள் உருவாவதையோ கவனிக்கிறார்கள். இது தங்கத்தின் குறைபாடு அல்ல, மாறாக உலோகக் கலப்பு (alloying) காரணமாக ஏற்படும் விளைவாகும். 24-காரட் தங்கம் அன்றாட பயன்பாட்டிற்கு மிகவும் மென்மையாக இருப்பதால், நகைக்கடைக்காரர்கள் அதன் கடினத்தன்மையை அதிகரிக்க தாமிரம், வெள்ளி, துத்தநாகம் அல்லது நிக்கல் போன்ற உலோகங்களுடன் அதைச் சேர்க்கிறார்கள்.

மங்கலாகும் அளவு காரட் (karat) மதிப்பீட்டுடன் நேரடியாகத் தொடர்புடையது:

• 18-காரட் (75% தங்கம்): 25% உலோகக் கலவைகளைக் கொண்டுள்ளது; மாற்றங்களுக்கு அதிக எதிர்ப்புத் திறன் கொண்டது.
• 14-காரட் (58.3% தங்கம்): அதிக அளவிலான வினைத்திறன் கொண்ட உலோகங்களைக் கொண்டுள்ளது.
• 10-காரட் (41.7% தங்கம்): தாமிரம் அல்லது வெள்ளியின் அதிகப்படியான சதவீதம் காரணமாக எளிதில் மங்கக்கூடியது.

இந்த உலோகக் கலவைகள் காற்றில் உள்ள கந்தகம் (sulfur), வியர்வை அல்லது வீட்டு உபயோக இரசாயனங்களுடன் வினைபுரியும் போது, அவை ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து, தங்க ஆபரணங்களில் பெரும்பாலும் காணப்படும் பச்சை அல்லது கருப்பு அடையாளங்களை உருவாக்குகின்றன.

இது இந்தியாவிற்கு எதைக் குறிக்கிறது

• பசுமைத் தொழில்நுட்பத்தில் முன்னேற்றங்கள்: இந்தியா பசுமை ஹைட்ரஜன் பொருளாதாரம் மற்றும் தூய்மையான தொழில்துறை உற்பத்தியை நோக்கி நகர்ந்து வரும் நிலையில், அதிக திறன் கொண்ட தங்கம் சார்ந்த வினையூக்கிகளை உருவாக்கும் திறன், கார்பன் பிடிப்பு (carbon capture) மற்றும் உமிழ்வு கட்டுப்பாட்டில் (emission control) குறிப்பிடத்தக்க தொழில்நுட்பச் சாதகத்தை வழங்கக்கூடும்.
• நகைத் துறையில் பொருளாதார தாக்கம்: உலோகக் கலவைகளின் துல்லியமான வேதியியலைப் புரிந்துகொள்வது, இந்திய நகைக்கடைக்காரர்கள் அதிக தரம் மற்றும் நீடித்த மினுமினுப்பைக் கொண்ட தங்கக் கலவைகளை உருவாக்க உதவும், இது மிகப்பெரிய உள்நாட்டுத் தங்கச் சந்தையில் நுகர்வோர் நம்பிக்கையை அதிகரிக்கும்.
• தொழில்துறை உற்பத்தி: இந்தத் கண்டுபிடிப்பு இந்தியாவின் வளர்ந்து வரும் இரசாயன மற்றும் மருந்துத் துறைகள் அதிக துல்லியமான, மேற்பரப்புப் பொறியியல் செய்யப்பட்ட வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்த வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது, இது செலவைக் குறைக்கவும் வினையின் செயல்திறனை அதிகரிக்கவும் உதவும்.