डॅनिअल शेशमान (Dan Shechtman)

शेशमान, डॅनिअल (२४ जानेवारी १९४१).

इस्राएल रसायनशास्त्रज्ञ. भासमान स्फटिकांच्या (क्वासिक्रिस्टल; Quasicrystal) शोधासाठी २०११ सालचा रसायनशास्त्राचा नोबेल पारितोषिक त्यांना देण्यात आला. भासमान स्पटिक म्हणजे असे स्फटिक ज्यांमध्ये अणूंची संरचना नियमबद्ध असून गणितीय सूत्रांद्वारे मांडता येतृ परंतु त्यातील संरचनांची पुनरावृत्ती होत नाही

शेशमान यांना जन्म तेल आवीव्ह, इझ्राएल येथे झाला. त्‍यांनी इझ्राएल मधील हैफा (Haifa Haifa) विद्यापीठाच्या टेक्निऑन (Technion)-इस्त्रायल इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीमधून यंत्रशास्त्र अभियांत्रिकीमधील बी.एस्सी. (१९६६) ही पदवी व वस्तू (Material) अभियांत्रिकीमधील एम.एस्सी. पदवी (१९६८) मिळाल्यावर तेथूनच वस्तू अभियांत्रिकीमध्ये संशोधन करून पी.एचडी. मिळविली (१९७२). त्यानंतर त्यांनी एअरोस्पेस रिसर्च लॅबोरेटरी राईट पॅटर्सन ए.एफ.बी. (ओहायो राज्य, अमेरिका) येथे टिटेनियम अॅल्युमिनाइडस या संयुगाच्या सूक्ष्मरचना व भौतिकी धातुशास्त्रावर तीन वर्षे (१९७२-१९७५) संशोधन केले. त्यांनंतर ते टेक्निऑनमधील वस्तू अभियांत्रिकी विभागात रुजू झाले (१९७२). नंतर ते जॉन हॉपकिन्स विद्यापीठामध्ये अभ्यासासाठीच्या (sabbatical) रजेवर असतांना अमेरिकेतील वॉशिंगटन (डी.सी.) येथील राष्ट्रीय मानके संस्थेच्या (National Standards Institution ) प्रयोगशाळेत काही स्फटिकांचे इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक वापरून निरीक्षण करत होते. त्यावेळेस त्यांना भ्रामक किंवा भासमान स्फटिकासारखे काहीतरी वेगळेच आढळले.

शेशमान यांनी त्यानंतर रासायनिक वाफेचा थर चढलेल्या हिऱ्यांच्या (Chemical Vapor Deposited Diamond ) दोषपूर्ण रचनेचा त्यांच्या वाढीवर व गुणधर्मांवर होणाऱ्या परिणामांचा अभ्यास केला. अॅल्युमिनिअम व मँगेनीज या मूलद्रव्यांच्या क्षारापासून तयार झालेल्या स्फटिकांच्या प्रतिबिंबांचे इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकामधून निरीक्षण करत असताना शेशमान यांना या स्फटिकांतील अणू काहीसे स्वैर वाटले. एकमेकांपासून समान अंतरावर असणारे दहा बिंदू त्यांना क्ष-किरण छायाचित्रात दिसून आले. त्यात दहा घड्यांचा नक्षीसम पट दिसून आला होता. अशा तऱ्हेचे क्ष-किरण छायाचित्र, त्याआधी कोणत्याही स्फटिकामध्ये दिसून आलेले नव्हते. त्याआधी सुमारे अडीच लाख विविध पदार्थांच्या स्फटिकांच्या फोटोंचे प्रखर निरिक्षण जगातील विविध संशोधकांनी केले होते, परंतु शेशमान यांना त्या स्फटिकांचा जसा नमूना दिसला तसा कुणीही पाहिलेला नव्हता. स्फटिकातील वैशिष्ठ्यपूर्ण अणूंच्या रचनेतील जागा (स्थान) बदलत असतील असे कुणालाही वाटले नव्हते. शेशमान यांना इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकामध्ये स्फटिकांच्या व्याख्येमध्ये तंतोतंत बसेल असाच अॅल्युमिनिअम व मँगेनीज यांचा स्फटिक दिसत होता. तथापि त्यांनी क्ष-किरण वर्णपटात जेव्हा या स्फटिकातील अणूंची संरचना पडताळून पाहिली तेंव्हा त्यांना स्फटिकांचे पुनर्निर्मित नमूने काही वेगळे असल्याचे आढळले. अशा स्फटिकांना त्यानी भासमान स्फटिक असे नाव दिले. असा स्फटिक हा नियमबद्ध असतो पण आवर्त नसतो असे त्यानी नमूद केले. याचा अर्थ असा की हा स्फटिकरूपी आहे पण त्यातील घटकांची संरचना परत तशीच्या तशी न होता बदलत गेली पण आकृतीबंध मात्र तसाच राखला गेला. यातूनच भासमान स्फटिक या संकल्पनेचा जन्म झाला.

शेशमान यांच्या स्फटिकातील अणू काहीसे स्वैर होत गेले होते पण त्याचा आकृतीबंध मात्र बदलला नव्हता. त्यामध्ये अणूंच्या पुनरावृत्ती होणाऱ्या संरचना किंचित बदलत गेल्या होत्या. रसायनशास्त्रातील स्फटिकाच्या तंतोतंत व्याख्येत हे बिलकुल बसणारे नव्हते. स्वत:ची निरीक्षणे, क्ष-किरण स्फटिकशास्त्र (क्रिस्टोग्राफी) आणि इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक या दोन अधुनिक उपकरणांच्या सहायाने त्यांनी वारंवर पडताळून पहिली परंतु त्यांच्या भासमान स्फटिकांच्या संशोधानाला मान्यता मिळत नव्हती. प्राध्यापक लायनस पाऊलिंग ( Linus Paulin ) हे रसायनशास्त्रज्ञ दोन वेळा नोबेल पुरस्काराने सन्मानित झाले होते परंतु त्यानी व त्यांच्या सहकाऱ्यांनी शेशमान यांच्या भासमान स्फटिकावरील संशोधानाची संभावना केली व अशा प्रकारच्या भासमान स्फटिकांचे अस्तित्वच ते मानण्यास तयार नव्हते. तथापि काही वर्षानी शेशमान यांनी ज्या प्रकारच्या स्फटिकांचे गुणधर्म स्पष्ट केले होते त्याची प्रचीती विविध संशोधकांना येऊ लागली. तसेच सुधारित उपकरणांमुळे भासमान स्फटिकांच्या अंतरंगात डोकाविण्याची संधी देखील उपलब्ध झाली. भासमान स्फटिकांमध्ये स्फटिकांचे आकारस्वरूप अचूक वाटले तरी अणुरेणूंच्या रचनेमुळे तसे वाटते पण ते सूक्ष्मरीतीने बदलत जातात. अशा प्रकारची उदाहरणे जगात इतरत्रदेखील आढळतात. उदा. स्पेनमध्ये अल्हारा राजवाड्यामधील फरश्यांच्या नक्षीकामात एकदा दिसलेला नमूना परत दिसत नाही, म्हणजे त्याची पुनरावृत्ती होत नाही, पण रचना मात्र एकसंधच दिसते. रशियामधील खार्तिका नावाच्या नदीमध्ये निसर्गत: तयार झालेली स्फटिकयुक्त खनिजे सापडतात. त्यातील अणूजुळणीची पुनरावृती झालेली दिसत नाही. काही संशोधकांनी प्रयोगशाळेतदेखील अशा प्रकारचे स्फटिक तयार केले आहेत. खऱ्या स्फटिकामध्ये मूळ आकार आणि अणुरेणूंची मांडणी यांची पुनरावृत्ती होत असते. भासमान स्फटिकात मूळ मांडणी तशीच असली तरी पुनरावृत्तीत फरक पडतो.

भासमान स्फटिकाचा उपयोग मिश्रधातु, विशिष्ट गुणधर्म असलेल्या स्टील ब्लेडची निर्मिती, नॉनस्टिक तवे यांसाठी होऊ शकतो. तसेच या संशोधनाचा उपयोग उत्तम कृषी रसायने, (बहुवारिकवर्गीय) रसायने, औषधे व वस्त्रे यांच्या निर्मितीमध्ये देखील होऊ शकतो.

शेशमान यांची भासमान स्फटिकासंबंधीची निरीक्षणे व त्यावरून काढलेले निष्कर्ष पारंपरिक स्फटिकविज्ञानाच्या नियमाला छेद देणारे होते, पण भ्रामक किंवा भासमान स्फटिकांची संकल्पना शास्त्रज्ञाना मान्य करावीच लागली. आपल्या २८ वर्षाच्या निरंतर संशोधनातील निरीक्षणावर शेशमान यांनी विश्वास ठेवला व इतरांच्या टीकेमुळे ते खचले नाहीत. साहजिकच त्यांच्या अथक परिश्रमाला यश आले व परिणामस्वरूप या मूलभूत व उपयोजित संशोधानासाठी त्यांना रसायनशास्त्राचा नोबेल पुरस्कार मिळाला (२०११).

संदर्भ :