सुबह की कॉफ़ी में छिपा हो सकता है खाने में मौजूद घातक रंगों का पता लगाने का राज़

Scientists have found a simple yet effective method of detecting toxic molecules at incredibly low concentrations – by exploiting the same phenomenon that makes coffee stains. When a coffee drop evaporates on a tabletop, it creates a distinctive dark circle around the edge. This daily phenomenon, known as the coffee-stain effect, occurs because as the liquid dries, particles suspended in it move outward and cluster along the edge. Researchers have known for some time now that this same principle is true for droplets of other particles too, not coffee alone.

 

BY- JYOTI RAWAT-

कल्पना करें कि आपकी मेज पर गिरा कॉफी का एक साधारण दाग जहरीले अणुओं का पता लगाने का एक शक्तिशाली उपकरण बन जाए। भारत सरकार के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) द्वारा समर्थित रमन अनुसंधान संस्थान (आरआरआई) के वैज्ञानिकों ने कॉफी के दाग की रोजमर्रा की घटना को एक अभिनव, लागत प्रभावी तकनीक में बदल दिया है, जो अत्यंत कम सांद्रता में हानिकारक पदार्थों का पता लगा सकती है। यह तकनीक, जो कॉफी के छल्ले से प्रेरित है, पर्यावरण प्रदूषकों की निगरानी और खाद्य व सौंदर्य प्रसाधनों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के तरीके को बदल सकती है।

इसका रहस्य “कॉफी-रिंग प्रभाव” में छिपा है—जब कॉफी की एक बूंद सूखती है, तो वह किनारे पर एक विशिष्ट काला घेरा बनाती है। जैसे-जैसे तरल वाष्पित होता है, उसमें निलंबित कण बाहर की ओर बढ़ते हैं और किनारे पर जमा हो जाते हैं। वैज्ञानिकों को लंबे समय से पता है कि यह सिद्धांत न केवल कॉफी, बल्कि किसी भी तरल में मौजूद कणों पर लागू होता है। इस प्राकृतिक प्रक्रिया को समझकर और उसमें हेरफेर करके, शोधकर्ता नैनोकणों को सूखे दागों के किनारों पर व्यवस्थित, उच्च-क्रमबद्ध पैटर्न में संरेखित कर सकते हैं। ये वलय के आकार के जमाव छोटे परिदृश्यों की तरह काम करते हैं, जहां प्रकाश पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे उन पदार्थों का पता लगाने के अनूठे अवसर मिलते हैं जो अन्यथा मापने के लिए बहुत कम होते हैं।

आरआरआई की टीम ने रोडामाइन बी पर ध्यान केंद्रित किया, जो एक फ्लोरोसेंट सिंथेटिक रंग है, जिसका उपयोग वस्त्रों और सौंदर्य प्रसाधनों में होता है, लेकिन यह विषाक्त है। यह रंग त्वचा, आंखों और श्वसन तंत्र को नुकसान पहुंचाता है और पानी में मौजूद रहकर पर्यावरण प्रदूषक बन जाता है। इस समस्या से निपटने के लिए, शोधकर्ताओं ने सोने की नैनो छड़ों—केवल कुछ दसियों नैनोमीटर लंबी सूक्ष्म छड़ों—का उपयोग किया। उन्होंने इन छड़ों से युक्त पानी की एक बूंद को एक साफ, पानी को आकर्षित करने वाली सिलिकॉन सतह पर रखा और उसे वाष्पित होने दिया। जैसे ही बूंद सूखी, छड़ें किनारे पर पहुंच गईं और एक वलय के रूप में जमा हो गईं। नैनो छड़ों की सांद्रता के आधार पर, यह जमाव या तो पतली, ढीली परत हो सकता है या घनी, ऊंची संरचना, जिसमें छड़ें सिरे से सिरे और अगल-बगल सटी हुई हों।

 

ये घने वलय संरचनाएं विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं। ये सैकड़ों “हॉट स्पॉट” बनाती हैं, जहां प्रकाश अत्यधिक तीव्र होता है। जब सूखे दाग पर लेजर की किरण डाली जाती है, तो सोने की छड़ों से जुड़े रोडामाइन बी अणु सामान्य से कहीं अधिक चमकीले प्रकाशीय संकेत उत्पन्न करते हैं। कम नैनोरॉड सांद्रता पर, रोडामाइन बी की केवल अपेक्षाकृत उच्च मात्रा (लगभग एक गिलास पानी में एक बूंद डाई के बराबर) का पता लगाया जा सका। लेकिन जैसे-जैसे नैनोरॉड की सांद्रता बढ़ी, पता लगाने की क्षमता में जबरदस्त सुधार हुआ। सबसे घने वलय जमाव के साथ, यह तकनीक रोडामाइन बी को एक ट्रिलियन में एक भाग तक की सांद्रता में पकड़ सकी। आश्चर्यजनक रूप से, नैनोरॉड सांद्रता में सौ गुना वृद्धि ने संवेदनशीलता को लगभग दस लाख गुना बढ़ा दिया।

आरआरआई के शोधकर्ता ए. डब्ल्यू. ज़ैबूदीन ने कहा, “रोडामाइन बी जैसे रंगों को उनकी विषाक्तता के कारण खाद्य और सौंदर्य प्रसाधनों में प्रतिबंधित किया गया है, लेकिन नियामक उनके अवैध उपयोग की निगरानी में चुनौतियों का सामना करते हैं, खासकर कम मात्रा और पोर्टेबल उपकरणों की कमी के कारण।”

सॉफ्ट कंडेंस्ड मैटर के इंजीनियर यतीन्द्रन के. एम. ने कहा, “जब ये रंग भोजन या जल निकायों में मिल जाते हैं, तो ये प्रति ट्रिलियन भागों तक तनु हो सकते हैं, जिससे पारंपरिक तकनीकों से इनका पता लगाना मुश्किल हो जाता है। इसलिए, सतह-संवर्धित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (SERS) जैसी संवेदनशील विधि की आवश्यकता होती है, और हमारा कॉफी-रिंग दृष्टिकोण इसे सुलभ और प्रभावी बनाता है।”

इस तकनीक की खूबसूरती इसकी सादगी और किफायतीपन में है। बूंद के सूखने पर बनने वाला प्राकृतिक कॉफी-रिंग पैटर्न नैनोकणों को हॉटस्पॉट में केंद्रित करता है, जिससे पिकोमोलर मात्रा में विषाक्त पदार्थों का पता लगाया जा सकता है। आरआरआई में सॉफ्ट कंडेंस्ड मैटर की प्रोफेसर रंजिनी बंद्योपाध्याय ने कहा, “यहां तक कि एक हाथ में पकड़ा जाने वाला रमन स्पेक्ट्रोमीटर भी इस तकनीक का उपयोग करके हानिकारक पदार्थों का पता लगा सकता है। यह वास्तविक अनुप्रयोगों के लिए एक क्रांतिकारी बदलाव है।”

यह नवाचार रोडामाइन बी तक सीमित नहीं है। इस तकनीक का उपयोग विभिन्न हानिकारक पदार्थों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है, जिससे बीमारी और पर्यावरणीय क्षति को कम करने के लिए एक स्केलेबल समाधान मिलता है। कॉफी के दाग जैसी आम समस्या को रासायनिक पहचान के शक्तिशाली, सस्ते उपकरण में बदलकर, वैज्ञानिकों ने एक नए युग की शुरुआत की है।