ایس ایس علی
جنوری 2018

سائنس اور ٹکنالوجی کا ایک وسیع اور تیزی سے ابھرتا ہوا علاقہ ’’مادّوں کی سائنس‘‘ (Material Science) ہے۔ سائنسداں نئے نئے مادّوں کی دریافت اور ایجاد میں مشغول ہیں ۔ ضرورت ایجاد کی ماں ہے، اس اصول کے تحت سرعت کے ساتھ بدلتے ہوئے زمانے کی ضروریات کو پورا کرنے میں مادّوں کی سائنس بے حد اہم رول ادا کررہی ہے ۔ کئی نئے مادّے اپنی گوناں گوں خصوصیات کے ساتھ وجود میں آچکے ہیں ۔ ان کا استعمال کئی علاقوں میں ہورہاہے۔ یہ مادّے بصری (Optical)، نوری تماسی عامل (Photo Catalyst) ، برقی حاجز (Dielectric) ، مخالف خوردبینی جاندار (Antimicrobials) ، میکانکی اور برقی خصوصیات کے حامل ہوتے ہیں ۔ ان خصوصیات کی بنا پر ان مادّوں کا استعمال برقیات ، طب ، زراعت ، میکانکی ، ماحولیاتی اور کئی دوسرے اہم شعبوں میں ہوتا ہے ۔ مہین مادّوں (Nanomaterials) کا شمار بھی نئے زمانے کے جدید مادّوں میں ہوتا ہے ۔ آج جب کہ ماحولیاتی آلودگی ساری حدوں کو پار کرچکی ہے، مہےن مادّوں کی ٹکنالوجی (Nanotechnology) ماحول کی چارہ جوئی کے لئے آگے آرہی ہے ۔

ماضی قریب میں ہوا، پانی اور مٹی کی آلودگی کے تدارک کے لئے نینومیٹریلس کو آزمایا گیا ہے اور نتاءج حسبِ منشا حاصل ہوئے ہیں ۔ ان مادّوں کے ذرات نہایت مہےن ہونے کی وجہ سے کافی بڑا سطحی رقبہ حاصل ہوتا ہے جو ماحول کو آلائندوں (Ions) سے پاک کرنے میں بڑی مدد کرتا ہے ۔ ابتدا میں نینو میٹریلس کا استعمال ہےلوجنی کاربن کے مرکبات اور حشرات کش مرکبات کا تجزیہ کرنے کے لئے کیا گیا ۔ ماضی میں لوگ کاربن میٹریل (چارکول) اور دوسرے مسامدار مادّوں کا استعمال پانی کی تخلیص کے لئے کیا کرتے تھے ۔ آج بھی تعامل شدہ چار کول پانی کی تخلےص میں بڑے پےمانے پر استعمال کیا گیا ہے ۔ اس عمل میں پانی کے آلائندے چارکول کی سطح پر چپک جاتے ہیں اور خالص پانی حاصل ہوتا ہے ۔

ترقی یافتہ تکنیکیں بھی پانی کی صفائی کے لئے استعمال کی جارہی ہیں ۔ ان میں مہےن جھلی (Nano Membrane) کی تیاری اور برق پاروں کا تبادلہ (ion-exchange) والے مادّوں کی تیاری شامل ہے ۔ یہ مادّے زیولاءٹس (Zeolites) کہلاتے ہیں ۔ زیولاءٹس کےمیائی طور پر مسامدار ایلومینوسلےکےٹس (Alimino Silicates) ہیں ۔ زیولاءٹس پانی سے آلائندوں کو الگ کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں ۔ پانی کی صفائی کے لئے کچھ اور مادّے بھی استعمال کئے جاتے ہیں مثلاً گریفین ۔ ریت کمپوزٹ اور دو دھاتی نینو ذرات ۔

گریفین ۔ ریت کمپوزٹ

گریفین (Graphene) کاربن خاندان کا ایک دلکش ممبر ہے ۔ یہ گریفاءٹ کے ساتھ ساختی مشابہت رکھتا ہے لےکن گریفاءٹ کی طرح تہہ دار ساخت نہیں رکھتا ۔ یہ صرف ایک تہہ پر مشتمل ہوتا ہے ۔ جس میں کاربن کے جواہر مسدسی انداز میں تربیت دےتے ہوئے ہوتے ہیں ۔ کےمیائی طور پر تالےف کردہ گریفین اور گریفین آکسائےڈ ندی کی ریت کی سطح پر رکھے جاسکتے ہیں ۔ ریت کےمیائی طور پر سلےکا ہے جس کا کےمیائی نام سلی کان ڈائی آکسائےڈ (SiO2)ہے ۔ ریت کی سطح پر موجود یہ دونوں مادّے ندی کے پانی سے بھاری دھاتوں ، حشرات کش اور دیگر نامیاتی آلائندوں کو جذب کرلےنے کی صلاحیت رکھتے ہیں ۔ یہ مادّے (یعنی ریت کی سطح پر جمے ہوئے گریفین اور گریفین آکسائیڈ) روایتی چارکول کی بہ نسبت زیادہ کارگر ثابت ہوئے ہیں ۔

ریت کی سطح پر گریفین کو جمانے کے لئے کسی بائنڈر (Binder) کا استعمال کیاجاتا ہے مثلاً کےٹوسن (Chitosan) کیٹوسن ایک قسم کی شکر ہے جو سخت خول والے آبی حیوانات مثلاً کےکڑا ، جھےنگا اور شرِمپ نامی مچھلی سے حاصل کی جاتی ہے ۔

گریفین کی تیاری کے لئے جو کاربن استعمال کیا جاتا ہے وہ قدرتی شکر کی تکسیر آب (Dehydration) سے حاصل کیا جاتا ہے ۔ اس طرح حاصل شدہ کاربن کو غیر نامیاتی مرکبات مثلاً ریت کی سطح پر بآسانی جمایا جاسکتا ہے جہاں اس پر کئے جانے والے کےمیائی تعامل کے نتیجے میں گریفین حاصل ہوتا ہے ۔ اس طرح حاصل شدہ گریفین ایک طاقتور جاذب (Adsorbent) ثابت ہوتا ہے ۔ تجربات سے ثابت ہوا ہے کہ گریفین ریت کمپوزٹ رنگین مادّوں جےسے رھوڈامائن سِکس جی (Rhodamine-6G) ، حشرات کش مثلاً کلوروپائی روفوس (Chloropyrifos) اور چند رنگین مشربات کے رنگ ختم کرنے میں مفید ہے ۔

دو دھاتی مہین ذرات

دو دھاتی مہین ذرات، ہےلوجنی نامیاتی مرکبات خاص کر حشرات کش کو ختم کرنے میں بہت کارگر ثابت ہوئے ہیں ۔ دودھاتی مہین ذرات کے حصول کے لئے دھاتوں کی یہ جوڑیاں بہت مقبول ہیں :

1. سونا ۔ پیلاڈیم (Au-Pd)
2. سونا ۔ چاندی (Au-Ag)

گذشتہ چندبرسوں میں پایا گیا کہ صِفرگرفتی لوہا (Zero Valent Iron) ، کلورین سے بنے حشرات کش جےسے ڈی ڈی ٹی، الڈرن ، ڈی ایل ڈرن ، این ڈوسلفان وغیرہ کا تجزیہ کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے ۔ لےکن لوہے کی اس دانے دار قسم کی کارکردگی کافی محدود ہے ۔ اس کے کےمیائی تعامل کی رفتار کافی دھیمی ہے اور یہ کےمیائی تعامل کے دوران ضمنی حاصلات کے طور پر زہریلے مادّے بھی تیار کرتا ہے مثلاً Z-Dichloromethane , Cis-1 اور Vinyl Chlorideصفر گرفتی لوہا نامیاتی مرکبات سے کلورین کو پوری طرح ختم نہیں کرپاتا ۔

فی زمانہ چند دوسری دھاتوں کے مہےن ذرات بھی ہےلوجنی نامیاتی مادّوں کے تیز رفتار تجزیے کے لئے استعمال کئے جارہے ہیں ۔ یہ دھاتیں جست ، ٹِن اور پےلاڈیم ہیں ۔ ایک تازہ مطالعے میں یہ نتیجہ سامنے آیا ہے کہ پےلاڈائزڈ لوہا (Palladised Iron) بہت سے کلورینی نامیاتی مادّوں سے کلورین کو مکمل طور پر ہٹا دیتا ہے ۔ پےلاڈائزڈ لوہے میں یہ خوبی پےلاڈیم کی تماسی (Catalytic) خاصیت کی وجہ سے پیدا ہوتی ہے ۔ اسی طرح نِکل ، لوہا کمپوزٹ (Ni/Fe) بھی تیار کیا گیا ہے جو ہےلوجنی مادّوں کے تیز رفتار تجزیے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے ۔ اس مادّے میں نکل کی تماسی خاصیت اہم رول ادا کرتی ہے ۔ یہ دھاتی تماسی نکل، لوہا کمپوزٹ، اپنے تعامل کے دوران زہریلے ضمنی مادے بھی تیار نہیں کرتا ۔

زیرِ زمین اور سطح زمین پر پائے جانے والے پانی میں ناءٹریٹ آئن کی موجودگی پانی کی آلودگی کا ایک بڑا سبب ہے ۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لئے ماحولیاتی کےمیاداں دو دھاتی مہےن ذروں کا استعمال کررہے ہیں ۔ 4pH سے کم پانی کی آلودگی کی صفائی کے لئے یہ مادے بہت مفید ثابت ہوتے ہیں ۔ ان کے استعمال سے ناءٹریٹ سے پاک پانی کا حصول ممکن ہے ۔

ایک دوسرا تالیفی دو دھاتی مہےن ذرہ پےلاڈیم ۔ سونا (Pd-Au) مہےن ذرہ ہے ۔ یہ سطحی اور زیر زمین پانی میں موجود کلورینی مرکبات کاتجزیہ کرنے کی خاصیت رکھتا ہے ۔ محققوں نے سونے کے مہےن ذرات پر پےلاڈیم کے مہےن ذروں کو رکھنے میں کامیابی حاصل کی ہے ۔ یہ مادّہ بھی ایک طاقت ور تماسی عامل کے طور پر کام کرتا ہے ۔ یہ کمپوزٹ پےلاڈیم مہےن ذرات سے زیادہ پُر اثر ہے ۔

لِنڈین (Lindane)اور ایٹرازن(Atrazine) کلورینی سبزی کش ہیں ۔ ان کے تجزیے کے لئے لوہا ۔ پےلاڈیم (Fe-Pd) مہےن ذرات کا استعمال کارگر ہے ۔

پانی کے علاوہ ہوا کی صفائی کے لئے بھی مہین ذرات کا استعمال کیا جاتا ہے کاربن سے بنی مہےن جھلیاں بھی ماحول کی صفائی کے لئے استعمال کی جارہی ہیں ۔