కొన్నిసార్లు రసాయనం యొక్క పరమాణు నిర్మాణంలో రంధ్రాలు లేదా రంధ్రాలు కొన్ని పరిస్థితులు లేదా ఇతర ‘అతిథి’ అణువుల సమక్షంలో మాత్రమే కనిపిస్తాయి. ఇది విభజన రంగాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది — పరిశ్రమలో అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రక్రియలలో ఒకటి — కానీ పరిశోధకులు ఇప్పుడే ఈ దృగ్విషయాన్ని విప్పడం ప్రారంభించారు.
ఒక నిర్దిష్ట రసాయనం దాని నిర్మాణం యొక్క కావిటీస్‌లో నిర్దిష్ట అణువులను ఎలా ఎంపిక చేయగలదో పరిశోధకులు అన్వేషించారు — సాధారణ పరిస్థితులలో దీనికి అటువంటి కావిటీస్ లేనప్పటికీ. ఇప్పుడు మీరు చూడని రంధ్రాలతో కూడిన ఈ వినూత్న పదార్థం పరిశ్రమ అంతటా రసాయనాలను వేరు చేయడానికి మరియు సంగ్రహించడానికి మరింత సమర్థవంతమైన పద్ధతులకు దారి తీస్తుంది.
పరిశోధకుల పరిశోధనలను వివరించే ఒక అధ్యయనం ప్రచురించబడింది నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్ సెప్టెంబర్ 27న.
ఒక రకమైన పదార్థాన్ని మరొక దాని నుండి వేరు చేయడం శాస్త్రీయ పరిశోధన యొక్క అంశంగా సూటిగా అనిపించవచ్చు, అయితే ప్రకృతిలో లేదా మానవ నిర్మితమైన వాటిలో చాలా వరకు అపరిశుభ్రంగా ప్రారంభమవుతాయి కాబట్టి ఆర్థిక వ్యవస్థ అంతటా విభజన పద్ధతులు చాలా అవసరం. మైనింగ్ రంగంలోని అవాంఛిత శిలలతో ముడిపడి ఉన్న లోహ ఖనిజాల నుండి, ఒక పదార్థాన్ని మరొక దాని నుండి రీసైకిల్ చేయడానికి వేరు చేయడం వరకు, డ్రగ్ డెలివరీ, పర్యావరణ నివారణ మరియు గ్యాస్ నిల్వ వరకు, విభజన పారిశ్రామిక ఆధునికత యొక్క గుండె వద్ద ఉంది మరియు పరిశోధకులు ఎల్లప్పుడూ దీన్ని చేయడానికి మెరుగైన మార్గాల కోసం వేట.
ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, అణువులలోనే రంధ్రాలతో — చిన్న రంధ్రాలతో – సింథటిక్ పదార్థాల తయారీపై ఆసక్తి పెరిగింది. ఈ రంధ్రాలు నిర్దిష్ట పరిమాణాలు, ఆకారాలు మరియు ఇతర రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, వీటిలో ‘రంధ్రం’తో సరిపోలిన కొన్ని సమ్మేళనాలు మాత్రమే సరిపోతాయి. చతురస్రాకారంలో, వృత్తాకారంలో, త్రిభుజాకారంలో మరియు నక్షత్రాకారపు చెక్క పెగ్‌లతో కూడిన పసిపిల్లల క్లాసిక్ సుత్తి మరియు బెంచ్ బొమ్మ గురించి ఆలోచించండి, ప్రతి ఒక్కటి బెంచ్‌లోని సంబంధిత ఆకారపు రంధ్రంలో మాత్రమే సరిపోతాయి. కానీ ఈ సందర్భంలో, ఇచ్చిన రంధ్రానికి అమర్చడం అనేది పసిపిల్లల పెగ్ యొక్క ఆకారం కంటే చాలా ఎక్కువ లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, కొన్ని రంధ్రాలను కొన్ని పదార్థాల కోసం ఎంచుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది — రసాయన శాస్త్రవేత్తలు దీనిని “మాలిక్యులర్ ఎన్‌క్యాప్సులేషన్” యొక్క “సెలెక్టివిటీ” అని పిలుస్తారు, లేదా కేవలం సెలెక్టివ్ ఎన్‌క్యాప్సులేషన్.
సెలెక్టివ్ ఎన్‌క్యాప్సులేషన్‌లో ప్రత్యేకత కలిగిన రసాయన శాస్త్రవేత్తలకు ఆసక్తి కలిగించే ఈ సింథటిక్ పోరస్ మెటీరియల్‌లలో మెటల్-ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లు, సమయోజనీయ ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లు, హైడ్రోజన్-బంధిత ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లు మరియు జియోలైట్‌లు వంటి బజ్‌వర్డ్‌లు ఉన్నాయి. కానీ ఇటీవల, ప్రత్యేకంగా ఒక పదార్థం ఈ పరిశోధకుల ఆసక్తిని రేకెత్తించింది: మాక్రోసైక్లిక్ మాలిక్యులర్ స్ఫటికాలు. ఇవి గణనీయ సంఖ్యలో అణువులతో పెద్ద అణువుల నుండి ఏర్పడిన ఘనపదార్థాలు, తరచుగా రింగ్‌లో అమర్చబడిన కార్బన్, నైట్రోజన్ లేదా ఆక్సిజన్ వంటి మూలకాలతో సహా. ఈ రింగ్ లోపలి భాగం — సాధారణంగా — కొన్ని పదార్ధాలు మాత్రమే “సరిపోయే” కుహరం లేదా రంధ్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
దీని పైన, మాక్రోసైక్లిక్ మాలిక్యులర్ స్ఫటికాల రకాలు ఉన్నాయి, ఇక్కడ రంధ్రం వేడి లేదా పీడనం లేదా ఇతర, “అతిథి” అణువుల వంటి కొన్ని పరిస్థితుల సమక్షంలో మాత్రమే కనిపిస్తుంది. మిగిలిన సమయంలో, రంధ్రాలు లేవు. ఇప్పుడు మీరు చూడని ఈ రకమైన కుహరాన్ని “గుప్త రంధ్రం” అంటారు.
“గుప్త రంధ్రాలతో పదార్థాలను రూపొందించడం ద్వారా, పర్యావరణ మార్పులకు డైనమిక్‌గా ప్రతిస్పందించే వ్యవస్థలను మేము సృష్టించగలము, వాటి కార్యాచరణ మరియు ఎంపికను మెరుగుపరుస్తాము” అని అధ్యయనం యొక్క ప్రధాన రచయిత మరియు గ్రాడ్యుయేట్ స్కూల్ ఆఫ్ అడ్వాన్స్‌డ్ సైన్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్‌తో మెటీరియల్ సైంటిస్ట్ అయిన టకేహారు హైనో అన్నారు. హిరోషిమా విశ్వవిద్యాలయంలో. “ఇబ్బంది ఏమిటంటే: ఇప్పటి వరకు, ఈ జాప్యం ఎందుకు జరుగుతుందో మాకు ఎప్పుడూ తెలియదు.”
ఏమి జరుగుతుందో పరిశోధించడానికి, హిరోషిమా పరిశోధకులు ఒక నిర్దిష్ట రకం గుప్త-రంధ్రాలను కలిగి ఉన్న మాక్రోసైక్లిక్ మాలిక్యులర్ క్రిస్టల్‌ను లోతుగా పరిశీలించాలని ఎంచుకున్నారు: ప్లానార్ ట్రిస్ (ఫెనిలిసోక్సాజోలిల్) బెంజీన్. ఈ సందర్భంలో దాని గుండె వద్ద ఉన్న వృత్తాకార ఆకారం బెంజీన్ రింగ్ నుండి వస్తుంది మరియు ఇది సన్నని, పట్టిక లామినేషన్ ఆకారాలలో వస్తుంది కాబట్టి దీనిని ప్లానర్ అని పిలుస్తారు. ఇతర ఎంపికలు చాలా పెద్ద అణువులను కలిగి ఉన్నందున వారు పరిశోధించడానికి దీనిని ఎంచుకున్నారు, అయితే ప్లానార్ ట్రిస్ (ఫెనిలిసోక్సాజోలిల్) బెంజీన్ ఒక సాధారణ ఫ్లాట్ అణువు. ఇది ఇప్పటికే సేంద్రీయ సెమీకండక్టర్స్, లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్‌లు (LEDలు) మరియు అనేక ఇతర, నిరూపితమైన, పారిశ్రామిక అనువర్తనాల అభివృద్ధిలో ఉపయోగించబడింది.
డెకాలిన్ యొక్క రెండు వేర్వేరు రూపాలను వేరు చేయడానికి పదార్ధం యొక్క గుప్త రంధ్రాల సామర్థ్యాన్ని పరిశోధించాలని వారు కోరుకున్నారు. డెకాహైడ్రోనాఫ్తలీన్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద రంగులేని ద్రవం, దీనిని తరచుగా ద్రావకం వలె ఉపయోగిస్తారు, అలాగే వివిధ రెసిన్లు మరియు పాలిమర్‌ల ఉత్పత్తిలో ఉపయోగిస్తారు.
ఇది రెండు వేర్వేరు నిర్మాణాలలో కూడా వస్తుంది — అదే సంఖ్యలో అణువులు, కానీ విభిన్నంగా అమర్చబడి ఉంటాయి. సిస్-డెకాలిన్ ఉంది, ఇక్కడ హైడ్రోజన్ మరియు కార్బన్ అణువుల సమూహం అణువు యొక్క ఒకే వైపున ఉంటుంది మరియు ట్రాన్స్-డెకాలిన్ కూడా ఉంటుంది, ఇక్కడ హైడ్రోజన్ మరియు కార్బన్ అణువులు వ్యతిరేక వైపులా ఉంటాయి. ఇది డెకాలిన్ యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలను మారుస్తుంది మరియు సెలెక్టివ్ ఎన్‌క్యాప్సులేషన్‌ను అన్వేషించడానికి పదార్థాన్ని మంచి అభ్యర్థిగా చేస్తుంది.
ఎన్‌క్యాప్సులేషన్ ప్రక్రియ జరిగినట్లుగా అన్వేషించడానికి వారు రెండు రకాల ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ విశ్లేషణను ఉపయోగించారు. ఈ రకమైన పరిశోధనలో, ఎక్స్-కిరణాలు ఆసక్తి ఉన్న వస్తువుపై మళ్ళించబడతాయి మరియు కిరణాలు విక్షేపం చెందే కోణాలు పరిశోధకులకు అణువుల యొక్క వస్తువు యొక్క అమరికను తెలియజేస్తాయి.
వారు కనుగొన్నది ఏమిటంటే, ప్లానార్ ట్రిస్ (ఫెనైలిసోక్సాజోలిల్) బెంజీన్ ఒక అద్భుతమైన సెలెక్టర్, ఇది వందలో 96 సార్లు డెకాలిన్ యొక్క ఒక రూపాన్ని మరొకదానిపై సరిగ్గా కలుపుతుంది. ఇది పదార్థాన్ని ప్రభావితం చేసే ఇంటర్‌మోలిక్యులర్ శక్తులు అని కూడా వారు కనుగొన్నారు — అణువులలోని పరమాణువుల కంటే బలంగా ఉన్నప్పటికీ బలహీనంగా ఉన్న అణువుల మధ్య వివిధ పరస్పర చర్యలు సూక్ష్మరంధ్రాల స్థిరత్వానికి దోహదపడ్డాయి మరియు దాని గొప్ప ఎంపికను నిర్ణయిస్తాయి. ఇతర పదార్థాలు పోరస్ మరియు ఎంపిక కావచ్చు కానీ పారిశ్రామిక అనువర్తనాలకు తగినంత స్థిరంగా ఉండవు. ఈ పదార్ధం అన్ని సెలెక్టివ్-ఎన్‌క్యాప్సులేషన్ బాక్స్‌లను టిక్ చేస్తుంది.
గ్యాస్ ఎన్‌ట్రాప్‌మెంట్, ఆయిల్ సెపరేషన్ మరియు నీటి నుండి ట్రేస్ ఎలిమెంట్‌లను తొలగించడం వంటి విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాల్లో ఈ నిర్దిష్ట భావన రుజువు ఉపయోగించబడుతుంది, అయితే పరిశోధకులు గుప్త రంధ్రాలతో మాత్రమే సాధించగలిగే ప్రత్యేకమైన ఎన్‌క్యాప్సులేషన్ ఫంక్షన్‌లను వెతకాలనుకుంటున్నారు.
మరియు గుప్త రంధ్రాల యొక్క ఈ “సూప్రమోలిక్యులర్” కెమిస్ట్రీని వివరించడానికి అన్వేషించడానికి చాలా భూభాగం మిగిలి ఉంది. పరిశోధకులు తమ భూభాగం యొక్క మ్యాపింగ్‌ను ఇప్పుడే ప్రారంభిస్తున్నారని భావిస్తున్నారు.
