વીજળી મેળવવા માટે હવે ચોખાનો દાણો પૂરતો છે!


Advertisement

 

 

શરૂઆતના વર્ષોમાં ફિલામેન્ટવાળા બલ્બ જ જોવા મળતા. પરંતુ જેમ જેમ નવી ટેકનોલોજીની આવતી ગઈ તેમ તેમ ટ્યુબલાઇટ, હેલોજન લેમ્પ અને હવે તો સાવ નાનકડી પણ જોરદાર ઝગારા મારતી LED પણ સૌ માટે હાથવગી બની ગઈ છે. એલઇડીનો વિકાસ તો એટલો ઝડપથી અને મોટા પાયે થયો કે હાલના સમયમાં ફિલામેન્ટ વાળા પારદર્શક બલ્બ તો શોધ્યા’ય જડે તેમ નથી. અને એમાંય હવે તો વૈજ્ઞાનિકોએ ડાંગરની ફોતરીમાંથી એલઇડી બનાવવાનું અદ્દભુત સંશોધન કર્યું છે.

છિદ્રાળુ સિલિકોન (Si) ની શોધ વર્ષ 1950ના દાયકામાં થઈ હતી. ત્યારથી, વૈજ્ઞાનિકોએ લિથિયમ-આયન બેટરી, લ્યુમિનેસન્ટ સામગ્રી, બાયોમેડિકલ સેન્સર્સ અને ડ્રગ ડિલિવરી સિસ્ટમ્સમાં તેના ઉપયોગની શોધ કરી છે. સિલિકોન તત્વ ઝેરી નથી અને તે કુદરતી રીતે મોટા પ્રમાણમાં મળી આવે છે. સિલિકોનમાં ફોટોલ્યુમિનેસેન્સના (પ્રકાશિત થવાના) ગુણધર્મો છે, જે તેના માઇક્રોસ્કોપિક (ક્વોન્ટમ-કદના) ડોટ સ્ટ્રક્ચર્સથી પરિણમે છે કે જે સેમિકન્ડક્ટર તરીકે કાર્ય કરે છે.

આ શોધ બાદ અન્ય કેટલાક વૈજ્ઞાનિકોને એવી પણ આશા જાગી છે કે તેઓએ જે પદ્ધતિ વિકસાવી છે તે અન્ય વનસ્પતિ જેમકે શેરડી, વાંસ, ઘઉં, જવ અથવા ઘાસ, જેમાં સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ હોય છે, તેના પર પણ લાગુ કરી શકાય છે. કુદરતી ઉત્પાદનો અને તેના કચરાને ઓપ્ટો-ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં રૂપાંતરિત કરવાની એમાં ક્ષમતા છે.

વીજળીની શોધથી માનવનું જીવન વધુ ભૌતિક સુખ સુવિધા યુક્ત બન્યું છે તેમ કોઈ શંકાને સ્થાન નથી. વીજળીની સાથે સાથે એક શોધ એવી પણ છે કે જેણે માનવની જીવનશૈલીને ધરમૂળમાંથી ફેરવવાનું કામ કર્યું છે અને તે શોધ છે બલ્બની શોધ. થોમસ એલવા એડિસને સૌ પ્રથમ ફિલામેન્ટમાંથી બલ્બ બનાવીને તેમાંથી રોશની ઉત્પન્ન કરી હતી. આ શોધ પછી માનવીના વિકાસમાં નડતરરૂપ બનેલા અંધારાની ઉપરવટ પણ જઈ શકાયું અને વિકાસના પ્રકાશિત રસ્તાઓ ખોલી શકાયા. જેમ જેમ વિજ્ઞાન વિકાસતું ગઈ તેમ તેમ બલ્બના સ્વરૂપમાં અને પ્રકારોમાં પણ અનેક પ્રકારની વિવિધતા આવવા લાગી. સાથે સાથે બલ્બને સામાન્ય માણસ ખરીદી શકે તેટલો સસ્તો બન્યો. જેમાં ઘરે ઘરે વીજળી પહોંચી એ પણ ખૂબ જ જવાબદાર છે.

એમાંય હવે તો વૈજ્ઞાનિકોએ ડાંગરની ફોતરીમાંથી એલઇડી બનાવી શકે તેવું અદ્દભુત સંશોધન કર્યું છે. ડાંગરનો પાક તૈયાર થઈ જાય તે બાદ તેમાંથી ચોખાના દાણા કાઢી લેવામાં આવે અને તે બાદ વધેલી ફોતરી (ભૂસી) માંથી નેનો ટેક્નોલોજીની મદદથી એલઇડી લાઇટ બની શકે છે.

ડાંગરમાંથી ચોખાના દાણા અલગ કર્યા બાદ વધેલી ભૂસી અથવા ફોટારાનો દર વર્ષે વિશ્ર્વભરમાં અંદાજે 100 મિલિયન ટન કચરો ઉત્પન્ન થાય છે. ક્વોન્ટમ ડોટ્સ બનાવવા માટે સ્કેલેબલ પદ્ધતિ શોધી રહેલા વૈજ્ઞાનિકોએ પ્રથમ સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ (QD) LED લાઇટ બનાવવા માટે ચોખાની ભૂસીને રિસાયકલ કરવાની રીત વિકસાવી છે. તેમની નવી પદ્ધતિ વડે કૃષિ કચરામાંથી ઓછા ખર્ચે, ઇકો-ફ્રેન્ડલી રીતે અત્યાધુનિક પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડમાં (એલઇડી) બનાવી શકાય છે. હિરોશિમા યુનિવર્સિટીના નેચરલ સાયન્સ સેન્ટર ફોર બેઝિક રિસર્ચ એન્ડ ડેવલપમેન્ટની સંશોધન ટીમે આ પ્રયોગમાં સફળતા મેળવી છે અને ચોખાના ફોતરામાંથી પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરી શકે તેવો ક્વોન્ટમ ડોટ બનાવ્યો છે.

હાલના સમયમાં સામાન્ય રીતે સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ (QD) બનાવવા માટે મોટા ભાગે કેડમિયમ, સીસું જેવા અન્ય ભારે ધાતુઓ અને ઝેરી પદાર્થો વાપરવામાં છે. પરંતુ કેન-ઇચી સૈટો, હિરોશિમા યુનિવર્સિટીના રસાયણશાસ્ત્રના પ્રોફેસર સમજાવે છે કે, નેનો મટેરિયલ્સનો ઉપયોગ કરતી વખતે પર્યાવરણીય ચિંતાઓની વારંવાર ચર્ચા કરવામાં આવે છે. પરંતુ ચોખાની ફોતરીમાંથી બનાવવામાં આવેલ ક્વોન્ટમ ડોટથી કોઈ પણ પ્રકારનું પર્યાવરણીય નુકશાન થતું નથી.

છિદ્રાળુ સિલિકોન (જશ) ની શોધ વર્ષ 1950ના દાયકામાં થઈ હતી. ત્યારથી, વૈજ્ઞાનિકોએ લિથિયમ-આયન બેટરી, લ્યુમિનેસન્ટ સામગ્રી, બાયોમેડિકલ સેન્સર્સ અને ડ્રગ ડિલિવરી સિસ્ટમ્સમાં તેના ઉપયોગની શોધ કરી છે. સિલિકોન તત્વ ઝેરી નથી અને તે કુદરતી રીતે મોટા પ્રમાણમાં મળી આવે છે. સિલિકોનમાં ફોટોલ્યુમિનેસેન્સના (પ્રકાશિત થવાના) ગુણધર્મો છે, જે તેના માઇક્રોસ્કોપિક (ક્વોન્ટમ-કદના) ડોટ સ્ટ્રક્ચર્સથી પરિણમે છે. કે જે સેમિકન્ડક્ટર તરીકે કાર્ય કરે છે.
વર્તમાન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના નિર્માણથી પર્યાવરણીય નુકશાન થતું હોવાથી સંશોધકોએ ક્વોન્ટમ બિંદુઓ બનાવવા માટે નવી પદ્ધતિ શોધવાનું નક્કી કર્યું. જેની પર્યાવરણ પર સારી અસર પડે. જે બાદ સંશોધકોને એ શોધવામાં સફળતા મળી હતી કે ચોખાના ફોતરાં ઉચ્ચ શુદ્ધતા ધરાવતા સિલિકા (સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ) અને મહત્વપૂર્ણ સિલિકા પાવડરનો ઉત્તમ સ્ત્રોત છે. આથી હિરોષિમાં યુનિવર્સિટીની સંશોધક ટીમે રાઇસ બ્રાન સિલિકાને પ્રોસેસ કરવા માટે હીટ ટ્રીટમેન્ટ અને રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ શરૂ કર્યો. પ્રથમ, તેઓએ ચોખાના ફોતરાને પીસીને અને ગ્રાઉન્ડ રાઇસ બ્રાનના કાર્બનિક સંયોજનોને બાળીને સિલિકા (સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ) પાવડર કાઢ્યો. જે બાદ આ પાવડરને ઇલેક્ટ્રિક ફર્નેસમાં નાખીને ગરમ કર્યો અને તેમાંથી રિડક્શન રિએક્શન દ્વારા સિલિકા પાવડર મેળવ્યો.

આ સિવાય ત્રીજું, ઉત્પાદન શુદ્ધ સિલિકા પાઉડર છે કે જેનું રાસાયણિક પદ્ધતિ દ્વારા કદ 3 નેનોમીટર સુધી ઘટાડવામાં આવ્યું હતું. છેલ્લે, આ સિલિકા પાવડરને ઉચ્ચ રાસાયણિક સ્થિરતા અને દ્રાવકમાં ઉચ્ચ વિક્ષેપ સર્જવા માટે અનુકૂળ બનાવવામાં આવ્યો હતો. જે બાદ નારંગી-લાલ શ્રેણીમાં સિલિકોન ક્વોન્ટમ સિન્ટિલેશન સાથે 20 ટકાથી વધુની ઉચ્ચ લ્યુમિનેસેન્સ કાર્યક્ષમતા સાથે 3 ક્ષળ સ્ફટિકીય કણોનું ઉત્પાદન કરવામાં આવ્યું હતું.

વૈજ્ઞાનિક સૈટોએ જણાવ્યું હતું કે ચોખાના કચરામાંથી એલઇડી વિકસાવવાનું આ પ્રથમ સંશોધન છે. સિલિકોનની ઝેર-મુક્ત ગુણવત્તા તેને હાલના સમયમાં હાથવગા રહેલા અન્ય સેમિકન્ડક્ટર ક્વોન્ટમ બિંદુઓ માટે આકર્ષક વિકલ્પ બનાવે છ અને તેમણે શોધેલી પધ્ધતિ કુદરતી ઉત્પાદનોમાંથી ઇકો-ફ્રેન્ડલી ક્વોન્ટમ ડોટ એલઇડી વિકસાવવાની સારી રીત છે.

ચોખાના ફોતરાંમાંથી બનેલી એલઇડીની રચના પણ ખૂબ સરળ છે. આ એલઇડીને લેયર ટેકનિકથી એસેમ્બલ કરવામાં આવી હતી. તેમાં ઇન્ડિયમ-ટીન-ઓક્સાઇડ (ઈંઝઘ) અને ગ્લાસ સબસ્ટ્રેટ LED એનોડ હતો. કે જે વીજળીનું ખૂબ જ સારું વાહક છે અને પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરવા માટે પણ તે એકદમ પારદર્શક છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટના સ્તર સહિત ઈંઝઘ કાચ ઉપર વધારાના અન્ય સ્તર બનાવવામાં આવ્યા હતા. અને છેલ્લે આ સામગ્રીને એલ્યુમિનિયમ ફિલ્મ કેથોડથી ઢાંકવામાં આવી હતી.
ટીમ દ્વારા વિકસિત રાસાયણિક સંશ્લેષણ પદ્ધતિએ તેમને સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડના ઓપ્ટિકલ અને ઓપ્ટો ઇલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે સક્ષમ બનાવ્યા હતા. કે જેમાં સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ અને સિલિકા પાવડર અને સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટની રચનાની સંશ્લેષણ ઉપજ અને ગુણધર્મોનો સમાવેશ થાય છે.

હાલ ચોખા એ વિશ્ર્વમાં સૌથી વધુ ખવાતું ધાન્ય છે. એટલે સ્વાભાવિક છે કે તેના ફોતરાનું પ્રમાણ પણ વધારે જ હોવાનું. આથી આ પધ્ધતિ વડે પુષ્કળ ફોતરાંમાંથી ઉચ્ચ-ઉપજ આપતા સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓનું મિશ્રણ કરીને અને તેમને કાર્બનિક દ્રાવકોમાં વિખેરવાથી, શક્ય છે કે એક દિવસ આ પ્રક્રિયાઓ અન્ય ઉચ્ચ ઉપજ આપતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓની જેમ મોટા પાયે અમલમાં આવી શકે.

હિરોષિમાં યુનિવર્સિટીના સંશોધકો માટે ભવિષ્યના પ્લાનિંગ તરીકે સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ્સ અને એલઈડીમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, લ્યુમિનન્સ સેન્સ વિકસાવવાનો સમાવેશ થાય છે. તેઓ નારંગી-લાલ રંગ સિવાયના સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ એલઈડીનું ઉત્પાદન કરવા અંગે પણ સંશોધન કરી ચાલુ રાખશે.

Advertisement
Advertisement