अब्जांश कण अनेक प्रकारचे असतात. कार्बनच्या विविध अब्जांश कणांमध्ये ‘कार्बन-६०’ (सी-६०; C-60) हा एक वैशिष्ट्यपूर्ण रेणू आहे. कार्बन मूलद्रव्याची संयुजा चार आहे. त्यामुळे मूलद्रव्यांच्या आवर्ती तक्त्यामधील चौथ्या गटातील अन्य मूलद्रव्याप्रमाणेच कार्बनही अनेक रूपांमध्ये अस्तित्व दाखवितो. हिरा आणि ग्रॅफाइट ही कार्बनची स्फटिकी बहुरूपे, तर लोणारी कोळसा आणि काजळी ही अशुद्ध ग्रॅफाइटची अस्फटिकी रूपे आहेत. कार्बनच्या बहुरूपकांचे भौतिकी गुणधर्म वेगवेगळे असले तरी रासायनिक गुणधर्म मात्र सारखे असतात. १९८५ मध्ये कार्बनच्या बहुरूपकांमध्ये कार्बन-६० या रेणूची भर पडली. या रेणूचा शोध प्रयोगशाळेमध्ये अगदी अनपेक्षितपणे लागला. त्याच वेळी त्याला ‘बकीबॉल’ हे टोपण नावही मिळाले.

बकीबॉल

‘बकीबॉल’चा शोध : तारे तळपत असताना त्यातील हायड्रोजन वायूचे हीलियम वायूमध्ये सातत्याने रूपांतर होते. परिणामत: ताऱ्यामधील हायड्रोजनचे प्रमाण कमी कमी होत जाते. हायड्रोजनचा साठा संपला की काही काळ त्यातील अणुभट्ट्या थंड पडतात व तारे आकुंचन पावू लागतात. त्यातून वाढलेल्या गुरुत्वाकर्षणाच्या दबावापोटी आत हीलियमच्या अणूंचे मीलन होऊन त्यातून त्याहीपेक्षा जड मूलतत्त्वांचे उत्पादन होते. ही प्रक्रिया शेवटी लोहाच्या अणूंची निर्मिती होईपर्यंत चालू राहते. या प्रक्रियेमध्ये कार्बनची लांब साखळी असलेले विविध प्रकारचे रेणू तयार होतात. या रेणूंवर संशोधन केल्यास विश्वाच्या उत्पत्तीसंबंधी काही ठोस पुरावा मिळेल, असे इंग्लंडमधील ससेक्स विद्यापीठातील वैज्ञानिक हॅरल्ड क्रोटो यांना वाटत होते.

अवकाशात ५ ते ९ कार्बन असलेल्या साखळ्यांचं अस्तित्व वैज्ञानिकांना सन १९८५ पूर्वीच माहीत झाले होते. क्रोटो यांना किमान ३२ कार्बन असलेल्या रेणूवर संशोधन करायचे होते. तसे रेणू प्रयोगशाळेत तयार करण्यासाठी ताऱ्यांप्रमाणे प्रचंड तापमान आणि सभोवताली असणारे वातावरण प्रयोगशाळेत निर्माण करणे आवश्यक होते. त्यासाठी क्रोटो यांनी अमेरिकेतील राईस विद्यापीठातील रिचर्ड ई. स्मॉली यांच्या समवेत कार्बनची विविध संयुगे मिळविण्यासाठी अनेक प्रयोग केले. त्यात त्यांना ४०, ५० आणि ७० कार्बनचे अणू असलेली संयुगे आढळून आली. पण त्याचबरोबर ६० कार्बन अणूंनी परिबद्ध असे एक नवीन संयुगही आढळले. एकूण ६० अणूंनी बनलेला तो रेणू म्हणजे एकावर एक रचलेल्या ग्रॅफाइटच्या षट्कोनी आकारांच्या द्विमितीय रेणूंची चवड असावी असे प्रथमतः वाटले. तद्नंतर तो एखादा पोकळ गोलाकार डोलारा असावा असा अंदाज बांधला गेला. अजून एक पर्याय म्हणून कार्बनचे अनेक षट्कोन एकत्र आले, तर गोल पिंजऱ्यासारखी बांधणी होईल असे क्रोटो यांना वाटू लागले. त्यासाठी त्यांनी कार्डबोर्ड, कात्री आणि चिकटपट्टी यांच्या साहाय्याने अनेक षट्कोनांचा वापर करून गोलसर व बंदिस्त आकाराची प्रतिकृती बनविण्यासाठी अनेक प्रयोग केले. परंतु, ते सर्व प्रयोग अयशस्वी ठरले. त्याच वेळी स्मॉली यांचेही प्रयत्न चालू होते. मात्र, त्यांनी कृतीमध्ये थोडा बदल करून षट्कोनांबरोबरच पंचकोनांचाही वापर केला. अखेरीस ९ सप्टेंबर १९८५ रोजी २० षट्कोन आणि १२ पंचकोन विशिष्ट प्रकारे चिकटवून त्यांनी गोलाकार प्रतिकृती बनविण्यात यश मिळविले. विशेष म्हणजे या प्रतिकृतीचे कंगोरे मोजल्यावर ते नेमके ६० भरले. त्यावरून ६० अणूंनी परिबद्ध असलेले संयुग म्हणजे कार्बन-६० रेणू असल्याचे अनुमान निघाले. अनेक अंगांनी संशोधन झाल्यावर कार्बन-६० हा जगातील सर्वांत लहान गोल आकाराचा रेणू असल्याचे निष्पन्न झाले.

कार्बन-६० चा शोध लागण्यापूर्वी मॉन्ट्रियल (कॅनडा) येथे १९६७ साली एक भव्य औद्योगिक प्रदर्शन भरले होते. त्यामध्ये प्रसिद्ध वास्तुशिल्पज्ञ बकमिन्स्टर फुलर यांनी एक फुटबॉलसारखी वर्तुळाकार आणि कलात्मक संरचना उभारलेली होती. त्यात एकूण २० षट्कोन आणि १२ पंचकोन यांचा वापर केला होता. कार्बन-६० ची संरचना अगदी तशीच असल्यामुळे बकमिन्स्टर फुलर यांच्या सन्मानार्थ कार्बन-६० ला ‘बकीबॉल’ असे नाव देण्यात आले. त्याचप्रमाणे यास ‘बकमिन्स्टरफुलरीन’ देखील म्हटले जाते. बकीबॉलचा शोध लागल्यावर कार्बन अणूंनी बनलेल्या गोलसर आकाराच्या सी-७०, सी-७६, सी-८२, सी-८४ आदी रेणूंचा शोध लागला. या सर्वांमध्ये बकीबॉल सर्वांत जास्त स्थिर रेणू आहे. अशा सर्व रेणूंना फुलरीनवर्गीय रेणू म्हणतात. कार्बनच्या ‘बकीबॉल’ या बहुरूपकाचा शोध लावल्याबद्दल हॅरल्ड क्रोटो, रॉबर्ट कर्ल आणि रिचर्ड स्मॉली यांना १९९६ मध्ये रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक विभागून देण्यात आले.

बकीबॉल आणि फुलरीनचे काही गुणधर्म आणि उपयोग : बहुतेक सर्व रेणू विविध विद्रावकांमध्ये अगदी कमी प्रमाणात विरघळतात. बेंझीन, कार्बन डाय सल्फाइड, टोल्यूइन आदी सेंद्रिय विद्रावकांमध्ये फुलरीन रेणू सहजपणे विरघळतात. तयार होणाऱ्या द्रावणांचा रंग जांभळा, लाल, हिरवा किंवा पिवळट असतो. द्रावणाचा रंग फुलरीन रेणूंच्या प्रमाणावर अवलंबून असतो. कार्बन-७० सेंद्रिय विद्रावकात विरघळवले, तर त्याचा रंग लालसर खाकी दिसतो. बकीबॉल किंवा अन्य फुलरीनवर सु. ६००० से. तापमान आणि उच्च दाब यांचा फारसा परिणाम होत नाही. बकीबॉलचा व्यास १.१ नॅनोमीटर (१ नॅनोमीटर = १०-९ मीटर) इतका असून त्याचे विशिष्ट गुरुत्व १.६५ ग्रॅम/घन सेंमी. व विलय बिंदू ६००० से. आहे. दोन बकीबॉलमध्ये कोणताही रासायनिक बंध (जुळणी) होत नाही. तथापि ‘व्हॅन डर वाल’ बलाचा परिणाम होऊन काही बकीबॉल अथवा फुलरीन एकत्र येतात.

बकीबॉलचे अनेक उपयोग आहेत. विशिष्ट यंत्रांसाठी उत्तम वंगण म्हणून ते उपयुक्त आहे. वैद्यकशास्त्रामध्ये रुग्णांसाठी औषधोपचार करण्यासाठी फुलरीनवर्गीय रेणू उपयुक्त आहेत. सध्या यावर व्यापक प्रमाणावर संशोधन चालू आहे. बकीबॉलमध्ये किंवा कार्बन नलिकांमध्ये फक्त पाणी किंवा हायड्रोजन यांचे रेणू प्रवेश करू शकतात. त्यामुळे त्यात हायड्रोजनचा साठा सुरक्षितपणे करता येऊ शकतो. हा साठा ऊर्जानिर्मितीसाठी वापरता येईल. भौतिकशास्त्रातील प्रकाशीय यंत्रे, इंधनघट, सौरघट बनविण्यासाठी आणि अतिसंवाहक तंत्रज्ञान विकसित करण्यासाठी बकीबॉल महत्त्वपूर्ण आहे. यावरून हे स्पष्ट आहे की, बकीबॉल हा अत्यंत उपयुक्त असा कार्बनीय रेणू आहे.

समीक्षक – वसंत वाघ

प्रतिक्रिया व्यक्त करा