शास्त्रज्ञांनी अत्यंत दुर्मिळ आणि रहस्यमय किरणोत्सर्गी घटक प्रोमिथियमचे रहस्य उघड केले आहे. प्रोमिथियमवर सुमारे ८० वर्षे संशोधन सुरू होते. हा घटक इतका दुर्मिळ आहे की पृथ्वीच्या कवचामध्ये केवळ ५००-६०० ग्रॅम प्रोमिथियम कधीही असते. त्याचे सर्व समस्थानिक किरणोत्सर्गी आहेत. हे नियतकालिक सारणीच्या तळाशी असलेल्या १५ लॅन्थॅनाइड घटकांपैकी एक आहे.
लॅन्थॅनाइड्स हे घटक आहेत जे आवर्त सारणीमध्ये लॅन्थॅनम नंतर येतात. त्यांना दुर्मिळ पृथ्वी घटक देखील म्हणतात. या धातूंमध्ये मजबूत चुंबकत्व आणि विचित्र ऑप्टिकल गुणधर्म यासारखे अतिशय उपयुक्त गुणधर्म आहेत. आज वापरल्या जाणाऱ्या अनेक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये लॅन्थॅनाइड घटक वापरले जातात.
सुमारे आठ दशकांपूर्वी म्हणजे १९४५ मध्ये प्रोमिथियमचा शोध लागला. या किरणोत्सर्गी मूलद्रव्याचा इतर रेणूंसोबत संयोग करून रासायनिक ‘कॉम्प्लेक्स’ तयार करण्यात शास्त्रज्ञांना प्रथमच यश आले आहे. यामुळे केमिस्टना प्रोमिथियमचे गुणधर्म चांगल्या प्रकारे समजण्यास मदत होईल. प्रोमिथियमबद्दल पुस्तकांमध्ये फारशी माहिती उपलब्ध नाही.
प्रोमिथियम: या घटकावरील संशोधन कठीण का होते?
प्रोमिथियमचा शोध अमेरिकेच्या ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरी च्या शास्त्रज्ञांनी लावला आहे. आता तेथील शास्त्रज्ञांनाही हे यश मिळाले आहे. योग्य नमुना उपलब्ध नसल्याने हा घटक समजणे कठीण होते. प्रोमिथियममध्ये स्थिर समस्थानिक नाही. सर्व समस्थानिक किरणोत्सर्गी असल्याने ते कालांतराने क्षय पावतात.
शास्त्रज्ञ विखंडन प्रक्रियेद्वारे प्रोमिथियम मिळवतात. ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरी ही प्रोमिथियम-१४७ चे एकमेव उत्पादक आहे. हा एक समस्थानिक आहे ज्याचे अर्धे आयुष्य २.६ वर्षे आहे. गेल्या वर्षी विकसित केलेल्या पद्धतीचा वापर करून, शास्त्रज्ञांनी हा समस्थानिक आण्विक कचरा प्रवाहांपासून वेगळा केला. नेचर जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या अभ्यासानुसार, हा सर्वात शुद्ध नमुना होता.
मग शास्त्रज्ञांच्या टीमने हा नमुना लिगँडसह एकत्र केला. लिगँड हा एक खास डिझाइन केलेला रेणू आहे जो धातूच्या अणूंना अडकवतो. संशोधकांनी प्रोमिथियम-१४७ आणि लिगँड एकत्र करून पाण्यात एक कॉम्प्लेक्स तयार केले. पीवायडीजीए नावाच्या समन्वयक रेणूने नऊ प्रोमिथियम-ऑक्सिजन बंध तयार केले, ज्यामुळे संशोधकांना प्रथमच प्रोमिथियम कॉम्प्लेक्सच्या बॉण्ड गुणधर्मांचे विश्लेषण करता आले.
विशेष तंत्राच्या साहाय्याने बनवलेले अणूंचे चित्र
अभ्यासाचे सह-लेखक आणि ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरी चे शास्त्रज्ञ अलेक्झांडर इव्हानोव्ह यांनी लाइव्ह सायन्सला सांगितले की प्रोमिथियम कॉम्प्लेक्सचे विश्लेषण करणे देखील सोपे नव्हते. ते म्हणाले, ‘प्रोमिथियम किरणोत्सर्गी असल्याने ते सतत क्षय होत राहते. एकदा ते क्षय झाले की, ते समीप घटक, समारियममध्ये बदलते. त्यामुळे तुम्हाला सॅमरियमच्या रूपात थोडासा संसर्ग होतो.’
हे आव्हान लक्षात घेऊन संशोधकांनी विशेष तंत्रज्ञानाच्या सहाय्याने प्रोमिथियम कॉम्प्लेक्सवर उच्च-ऊर्जा फोटॉन्सचा भडिमार केला. यामुळे त्याला अणूंची स्थिती आणि बंधांची लांबी यांची छायाचित्रे काढण्यास मदत झाली. मेटल-ऑक्सिजन बाँडच्या लांबीने टीमला प्रबळ प्रोमेथियम-ऑक्सिजन बाँडवर लक्ष केंद्रित करण्यास अनुमती दिली जी सॅमेरियम संक्रमणातून गहाळ झाली होती.
या माहितीच्या मदतीने, शास्त्रज्ञ प्रथमच प्रोमिथियमच्या गुणधर्मांची इतर दुर्मिळ पृथ्वी संकुलांशी तुलना करू शकतील. आता ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरी टीम पाण्यातील प्रोमिथियमवर संशोधन करत आहे जेणेकरून या घटकाच्या समन्वयाचे वातावरण आणि रासायनिक वर्तन यांचे स्पष्ट चित्र निर्माण होईल.
