‘புள்ளிகள் கோடுகள் கோலங்கள்‘ என்பது பாரதிமணியின் தனித்துவமான கட்டுரைகளின் தொகுப்பாகும். இதில் அவர் தனது வாழ்க்கையின் சின்னச் சின்ன அனுபவங்களை (புள்ளிகள்), அவற்றின் தொடர்புகளை (கோடுகள்) மற்றும் உருவாக்கப்பட்ட அழகிய கோலங்களாக அமைத்துள்ளார்.  2020-ல் வாசகசாலை பதிப்பகத்தால் வெளியிடப்பட்ட இப்புத்தகம், பாரதிமணியின் அனுபவங்களையும், நகைச்சுவை கலந்த ஆழ்ந்த பார்வையையும் அழகாக விவரிக்கிறது.

இத்தலைப்பு என்னை மிகவும் கவர்ந்ததற்கு ஒரு முக்கிய காரணம் உண்டு.‌ பல வருடங்களுக்கு முன் ஒரு கல்லூரியில் ‘How Art Inspires Chemistry’ என்ற தலைப்பில் பேசுவதற்கான சந்தர்ப்பம் கிட்டியது.‌ அச்சமயத்தில், ‘படிக பொறியியல்’ சம்பந்தமான ஆராய்ச்சியில் ஈடுபட்டிருந்ததால், ‘Dots, lines and crystal structures’ என்ற கண்ணோட்டத்தில், எப்படி கோலம் என்கிற தென்னிந்தியர் கலை  அணுக்கள் மற்றும் மூலகங்களால் கட்டமைக்கப்பட்ட படிகத்தின் வடிவத்தைப் புரிந்து கொள்வதற்கும், மேலும் அது இயற்கையில் காணப்படும் பல கனிமங்கள் காலநிலைக்கு தகுந்தவாறு எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதற்கான விளக்கமும் இதில் பெற முடியும் என்பதற்கான ஒரு புதிய முயற்சி ஆகும்.

புதிய தினசரி காலண்டர் இளைக்கத் தொடங்கிவிட்டது. 2025-ஆம் ஆண்டில் காலடி எடுத்து வைத்துள்ள இந்த தருணத்தில், தொழில்நுட்பம் மற்றும் அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகள் உலகின் தொழில்துறைகளையும் சமூகங்களையும் மனித மதையையும் மறுபரிசீலனை செய்யும் வகையில் புதிய எல்லைகளை உருவாக்குகின்றன. ஒவ்வொருவரும் தங்களது நிபுணத்துவம் வாய்ந்த துறையில், ‘பழையன கழிதலும், புதியன புகுதலும்’ என்ற எண்ணத்துடன் கடந்த ஆண்டின் புள்ளி விவரங்களை ஆராய்ந்து, தங்களது வலைப்பதிவில் பகிர்ந்து வருவதோடு, வரும் ஆண்டிற்கான திட்டங்களையும் முன்வைக்கின்றனர். எனது நினைவாகிய பறவை, நான் தேர்ந்தெடுத்த வேதியியல் பயணத்தில் நாற்பது வருடங்களில் படிப்படியாக  மாறிய பாதையை நினைக்க வைத்து வியப்படையச் செய்கிறது.

செப்பு என்பது மனிதகுலத்தால் 8000 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக அறியப்பட்டு பல்வேறு நாகரிகங்களில் பயன்படுத்தப்பட்டு வந்த ஒரு முக்கிய உலோகம். இது வெறும் உலோகம் மட்டுமல்ல; அது காலத்தையும் சூழலியலையும் பிரதிபலிக்கும் ஒரு தனித்துவமான கால  பெட்டகம் (time capsule)ஆகும். வானிலை மற்றும் சூழ்நிலைகளின் அடிப்படையில் செம்பு பல்வேறு வடிவங்களையும் நிறங்களையும் எடுக்கும். இதன் மாற்றங்களை புரிந்துகொள்வது வேதியியல் ரீதியாக மிகவும் சிக்கலானது. ஆனால், நவீன அறிவியல் தொழில்நுட்பங்கள், குறிப்பாக X-ray, எலக்ட்ரான் மற்றும் நியூட்ரான் டிஃப்ராக்ஷன் தொழில்நுட்பங்கள், ராமன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி போன்ற முறைமைகள், மற்றும் தகவல் சுரங்கத் தொழில்நுட்பம், AI tools ஆகியவற்றின் உதவியுடன், இந்த மாற்றங்களை ஆராய முடிகிறது. செப்பால் ஆன கலவைகளை ஒரு முப்பரிமாண கோலமாக (3D ரங்கோலி) கற்பனை செய்து, அதன் ஆதாரமான புள்ளிகளை, அதாவது அதற்கு அடித்தளமான மூலக்கூறுகளை (molecular building blocks) விளக்குவதற்கான புதிய வழிகளை இவை திறக்கின்றன. இந்த பதிவில், செம்பின் இந்த மாறுபட்ட அவதாரங்களைப் பற்றியும், அதன் ரசாயன மாற்றங்களை புரிந்துகொள்ள நவீன தொழில்நுட்பங்களின் பங்களிப்பைப் பற்றியும், சில உதாரணங்கள் வழியாக    ஆராய்வோமா?

செப்பின் கதை உங்களை ஆச்சரியத்தில் ஆழ்த்த தயாராக இருக்கிறதா?

இது மார்கழி மாத மென்பதால், மலரும் நினைவுகள் புள்ளிகளாய் மாறுகின்றன.

மங்கையர்தம் விரலசைவில்
மாவினால் வீழ்ந்திடும்
புள்ளி வரிசைகள்
வளைவுகளிலும், நேர்கோடுகளிலும்
இணைகையில் எழும்
கண்கொள்ளா கவிதைகள்
கோலங்கள்!

மார்கழியின் மெல்லிய குளிர், நெஞ்சை வருடும் இசை, மற்றும் தெய்வீகமான தருணங்கள் எல்லாம் நினைவுகளின் சுரங்கமாக மாறி, ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் ஒரு கதையை சுமந்து, தொடர்புகள் கோடுகளால் இணையும் போது, கோலங்கள் படிகங்களைப் போல் மிளிர்கின்றன.

நான் காவேரி ஆற்றின் கரையில் பிறந்து வளர்ந்தனால், சிறு வயதிலிருந்தே, புள்ளி கோலங்கள் தெரிந்தோ, தெரியாமலோ என்னைக் கவரத் தொடங்கின.‌ கோலங்கள் புள்ளிகளின் வரிசையைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படும் புவியியல் வடிவங்களை சித்தரிக்கும் கலை. சில எளிய கோலங்களை வரையத் தெரிந்திருந்தாலும், கல்லூரியில் காலடி வைத்த பிறகு ஐம்பது ஆண்டுகளில் எனது வேதியியல் வாழ்க்கையை இது எப்படி மாற்றியமைக்கும் என்று அப்போது எண்ணுவதற்கு வாய்ப்பில்லை.

இரண்டு பரிமாணங்களில் உருவாகிய கோலங்களை ரசித்த அனுபவம், புள்ளிகள் மற்றும் வடிவியல் மூலம் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் உள் கட்டமைப்பை மூன்றாவது பரிமாணத்தில் கற்பனை செய்வது மிகவும் எளிதாகியது.

புள்ளி கோலங்களில் உள்ள புவியியல் வடிவங்கள், அணுக்கட்டமைப்புகளைப் புரிந்துகொள்ளும் திறனை மிகுந்த அளவில் செறிவூட்டின. கோலங்கள் புள்ளிகளின் வரிசையில் கோடுகளை இணைத்து உருவாக்கப்படும் நேர்த்தியான வடிவங்களை கொண்டுள்ளன. இது அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள் சீரான முறையில் ஒழுங்குபடுத்தப்படும் சதுரங்களின் (crystal lattice) அமைப்புகளை பிரதிபலிக்கின்றன. கோலங்களில் காணப்படும் கணிதக் கொள்கைகள், உதாரணமாக சமநிலை (symmetry), மறுபதிவு (recursion), மற்றும் மூடிய வளைவுகள் (closed loops), அணுக்கட்டமைப்புகளின் ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட வடிவங்களைப் பல பிரதிபலிக்கின்றன. எப்படி கோலங்கள் எளிய விதிகளைப் பயன்படுத்தி சிக்கலான வடிவங்களை உருவாக்குகின்றனவோ, அதேபோல் அணுக்கட்டமைப்புகள் அடிப்படை அணு தொடர்புகளிலிருந்து உருவாகின்றன. கலை மற்றும் அறிவியல் இரண்டிற்கும் இடையிலான இந்த தொடர்பு, சிக்கலான மூலக்கூறு அமைப்புகளை கற்பனை செய்யவும் பகுப்பாய்வு செய்யவும் ஒரு தளத்தை வழங்குகிறது.

(https://aimitdata.com/wp-content/uploads/2023/09/desi_a_00690.pdf)

1912 ஆம் ஆண்டில் Max von Laue காப்பர் சல்பேட் படிகங்களுக்கிடையில்  எக்ஸ்-கதிர்களை அனுப்பிய போது, திசைவினை (diffraction) புள்ளிகள் உருவானதை கண்டறிந்தார். (https://physicsopenlab.org/2018/01/18/laue-diffraction/). இது எக்ஸ்-கதிர்களின் அலை இயல்பையும், படிகங்களில்  உள்ள அணுக்களின் ஒழுங்குமுறையையும் நிரூபித்தது. இந்த கண்டுபிடிப்பு எக்ஸ்-கதிர் கிறிஸ்டலோகிராபியின் அடிப்படையை அமைத்தது. இதனைத் தொடர்ந்து மகன் தந்தை குழு வில்லியம் மற்றும் லாரன்ஸ் பிராக் ஆகியோர் Bragg Lawவின் மூலம் திசைவினை முறைகளை அணுக்களின் அமைப்புடன் தொடர்புபடுத்தினர். இந்த தொழில்நுட்பம் அறிவியலில் ஒரு பெரும் புரட்சியை ஏற்படுத்தியது. டி.என்.ஏ, புரதங்கள் மற்றும் பிற பொருட்களின் அணுக்கட்டமைப்புகளை வெளிப்படுத்துவதில் இது முக்கிய பங்காற்றியது. கடந்த நூற்றாண்டில் மருத்துவம், வேதியியல் மற்றும் உயிரியல் ஆகிய துறைகளில் இதன் தாக்கம் மிகப்பெரியது, மேலும் இது நமது வாழ்க்கை முறையை நினைத்துப் பார்க்க முடியாத அளவிற்கு மாற்றியுள்ளது.

ஆசிரியராக முதல் படி

May 1990 – இந்திய தொழில்நுட்ப கழகம் தில்லி ஐந்தாவது மாடி. முதன் முதலில், முதலாம் ஆண்டு பொறியியல் மாணவர்களுக்கான வேதியல் ஆய்வகத்தில் காலடி வைக்கிறேன். தில்லி வந்து ஆறு திங்களாகிறது. கடுமையான வெயிலையும், வெப்ப நிலையை விட, குறைந்த ஈரப்பதத்தையும் எதிர் கொள்வது மிகுந்த சிரமமாக இருந்தது. அதுவும், இவ்வூரில் கோடைகால பாடநெறியை, துண்டிக்கப்பட்ட செமஸ்டரில்  நடத்துவது என்பது மிகவும் சவாலான பணியாகும்.  ஆய்வகத்தில் வெறும் இரண்டு ஏர் கூலர்கள்தான்! ஐம்பது மாணவர்கள், இரு ஆசிரியர்கள் மற்றும் ஐந்து ஆய்வக ஊழியர்கள் உட்பட, அனைவரும் அடுத்த நான்கு மணிநேரத்தை இங்குதான் கடத்த வேண்டும்.‌

அன்றைய பரிசோதனை, திட செம்பு டெட்ராஅமீன் சல்பேட் ஹைட்ரேட், [Cu(NH3)4(H2O)2].SO4.H2O தயாரித்தலும், அயோடோமெட்ரிக் டைட்ரேஷன் மூலம் அதிலுள்ள தாமிரத்தை மதிப்பீடுவதும் ஆகும். அன்றைய நாளில், யு.கே., அமெரிக்கா போன்று, இங்கு கல்வி உதவியாளர்கள் (T.A.s) கிடையாது.‌ ஆசிரியர்களே அறிவுறுத்தல், மேற்பார்வையிடல் மற்றும் ஆய்வகக் குறிப்புகளை திருத்தம் செய்தல் போன்றவற்றை செய்தனர்.‌

அறிவுறுத்தல் முடிந்தவுடன், ஆய்வக ஊழியர்கள் மாணவர்களிடம் பரிசோதனைக்கு தேவையான உப கருவிகளை வழங்கிக் கொண்டிருந்தனர்.‌ ஒவ்வொரு மாணவரும், பழுப்பு நிற கண்ணாடி பாட்டிலிருந்து ஒரு உலோக ஸ்பேட்சுலாவின் மூலம் 5 கிராம் செம்பு  சல்பேட்டை எடை போட்டு, ஒரு கண்ணாடி குவளையில் எடுத்துக் கொண்டிருந்தனர்.‌ வெளிர் நீல காப்பர் சல்பேட் நிறத்தைக் கண்டவுடன், எனக்கு ஒரே அதிர்ச்சி! பதினைந்து ஆண்டுகளாக, பல முறை இந்த வேதிப்  பொருளைக் கையாண்டிருந்தாலும், இந்த வெளிர் நிறத்தில் நான் எப்போதும் பார்த்ததில்லை! சாமானியர்களுக்கு வேண்டுமானால், இது வெறும் காப்பர் சல்பேட்டாகலாம். ஆனால் வேதியல் கற்கும் மாணவர்களுக்கு, இது ஐந்து நீரேரி (penta hydrate) கொண்ட பொருள் என்று தெரிய வேண்டாமா? அதன் ஒளிர் நீல நிறத்தின் காரணத்தினால்தானே, அதை மயில் துத்தம் அல்லது ப்ளூ விட்ரியால் என்று அழைக்கிறோம். ஏற்கனவே, பன்னிரெண்டு ஆண்டுகள் திட நிலை வேதியியல் ஆய்வில் ஈடுபட்டிருந்ததால், எனக்கு தெரிந்திருப்பது ஒரு பெரிய விஷயமில்லை. ஆனால், இதைப் பற்றி எந்த ஆசிரியரும், ஆய்வக ஊழியரும் கவலைப்பட்டதாக தெரியவில்லை. மாணவர்களைக் குறை சொல்லி பயனில்லை.

இங்கிருந்த ஊழியர்கள், சில நாட்களுக்கு முன் நடந்த ராஜிவ் காந்தி கொலை பற்றிய தீவிர விவாதத்தில் இருந்தனர். எனது நினைவோ,  பறவை போல் பறந்து, பத்து ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, நான் ஐ.ஐ.டி. மதறாஸில் முதுகலை (வேதியியல்) மாணவனாக இருந்தபோது நடந்த ஒரு சம்பவத்தை அசை போடத் துவங்கியது.‌ கரிம வேதியியல் லேபில், ‘சாண்ட்மேயர் எதிர்வினை’ (Sandmeyer reaction) கோட்பாடு கொண்ட ஒரு பரிசோதனையில் ஈடுபட்டிருந்தோம். ஆறுமணி நேர கடும் உழைப்பிற்குப் பிறகும், ஒருவருக்கும் எதிர்பார்த்த, இறுதி மூலகப் பொருள் கிடைக்கவில்லை. தற்செயலாக, அங்கே வந்திருந்த ஜெர்மன் புரொபஸர், நாங்கள் உபயோகித்த வினையூக்கியைப் பார்க்க விரும்பினார். ஆய்வக ஊழியர், பழுப்பு நிற பாட்டிலைத் திறந்து, அதிலிருந்த தாமிர உப்பை, ஒரு ஸ்பேட்சுலாவில் எடுத்துக் காட்டினார். He exclaimed, “Oh!! This is the culprit” and left. இதுதான் மாணவர்களுக்கு, ஒரு நல்லாசிரியரிடமிருந்து கிடைக்கும் உண்மையான வழிகாட்டுதல். எங்கும் தவறு நடப்பது சகஜம். அதை எந்த விதத்தில் சுட்டிக் காட்டுவது என்பதுதான் ஒருவர் கற்பிக்கும் மற்றும் கற்றுக் கொள்ளும் பாடம். “சொல்லாத சொல்லுக்கு விலையேதுமில்லை”, என்று எங்கள் அனைவருக்கும், ஆசிரியர்கள் உட்பட சொல்லாமலே, விடை தெளிவாகப் புரிந்தது. வெண்ணிறமான குப்ரஸ் ப்ரோமைடுக்குப் பதில், பச்சை நிறமான குப்ரிக் புரோமைடை உபயோகித்தால், எதிர்வினை எப்படி நடக்கும்? நான் கற்றுக் கொண்ட இப்பாடம், எனது ‘கற்பித்தல் மற்றும் ஆராய்ச்சி வாழ்க்கையில்’ எந்த விதமான திருப்பங்களைத் தரும் என்று அப்போது தெரிந்திருக்க வாய்ப்பில்லை.

“திட செம்பு டெட்ராஅமீன் சல்பேட் தயாரித்தல், எனக்கு ஆசிரிய பணியில் கிடைத்த முதல் பாடம். ஒரு எதிர்வினை செயல்படுத்தும் முன், நாம் உபயோகிக்கும் பொருள்களின் நிலைத்தன்மையை (stability) நிர்ணயிக்க வேண்டும்.‌ இந்திய கல்விச் சாலைகளில், ஐ.ஐ.டி. போன்ற உயரடுக்கு நிறுவனங்களிலும், மாணவர்களை தாங்களாகவே பரிசோதனை செய்து, வினா எழுப்பி, கற்றுக் கொள்வதற்கான பயிற்சி இன்றும் கொடுக்கப்படுவதில்லை.‌ காப்பர் ஸல்பைட் ஹைட்ரேட்டுகளின் நிலைத்தன்மை ஒரு பாடநூல் உதாரணம். இருப்பினும், இதை பெரும்பாலும் எவரும் வேதியல் ஆய்வகத்தில் பொருட்படுத்துவதில்லை. மேல் நாட்டைப் போல், நம்நாட்டு கற்பிக்கும் ஆய்வகங்களுக்குள் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளிமண்டலம் கிடையாது. ஈரப்பதத்தைக் கட்டுப்படுத்த, ஏர் கூலரின் தேவை புரிகிறது. ஆனால், பல வேதிப் பொருள்கள், Active Pharmaceutical  Ingredient (API) உட்பட, தனது நீரேரிகள் மாறுபடுவதால், அதன் இயற்பியல்-வேதியியல் பண்புகளை இழக்கும். அதனால், எதிர்வினை வேறுபடலாம், தொழில்களில் பல நஷ்டங்கள் ஏற்படலாம் என்ற புரிதல் இன்றைக்கும் பள்ளி, கல்லுரி மாணவர்களுக்கு வழங்கப் படுவதில்லை என்பது ஒரு நிதர்சனம்.

கோடை நாட்களில் ராஜஸ்தான், ஹரியானா, உ.பி., பஞ்சாப் போன்ற மாநிலங்களில் 50% கீழ் நீர்ப்பதம் குறையும். இச் சூழ்நிலையில், காப்பர் சல்பேட்டின் நீரேரி மூன்றுக்கும் கீழே செல்லும் என்றறியாத மாணவர்கள், மூலக்கூறு எடையை ஐந்து நீரேரியில் கணக்கிட்டு (பாட்டிலுள்ள லேபிள் சுட்டிக் காண்பிக்கிறதல்லவா!), இறுதிக் கலவையின் உற்பத்தித் திறனைக் காண்பித்தார்கள்‌ என்பது வேறு கதை.‌

இந்த ஒருநாள் அனுபவத்தில் எழுந்த விடயங்கள், எங்களது ஆய்வுக்குழுவின் முப்பது ஆண்டுகள் ஆராய்ச்சிக்கு எவ்வாறு வித்திட்டது என்பது, நாங்கள் பிறகு எழுதிய ஆராய்ச்சிக் கட்டுரைகளில் புலப்படும்.

நீங்கள் ஒரு கோலத்தைப் பார்த்தால், அதனை அசல் புள்ளிகளுக்கு மாற்றுவது சாத்தியமா?

“மூலக்கூறுகள் எவ்வாறு படிகமாக மாறுகின்றன?” இங்கே கொடுத்துள்ள படத்தில், ஒரு சோதனைக் குழாயில் உள்ள தாமிர சல்பேட் கரைசலிலுள்ள மூன்று மூலகங்கள், வெவ்வேறு நீராவி அழுத்தத்தின் (water vapor pressure) காரணமாக  நான்குவித திடப் பொருளாக மாறுகிறது.‌ நான்கு படிகங்களும் பல்வேறு சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளின் கீழ் கனிம வடிவில் அறியப்பட்டுள்ளன.

மூன்று கட்டுமானத் தொகுதிகள் (சோதனைக் குழாயில் உள்ள கரையக்கூடிய மூலக்கூறுகள்) பலவீனமான (ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு) மற்றும் வலுவான கோவேலன்ட் சக்திகளால் ஒன்றுடன் ஒன்று ஒடுங்குகின்றன. இதை நீங்கள் லீகோ பொம்மைகளை இணைத்து சிறிய கட்டமைப்புகள் உருவாக்குவதை போல் கற்பனை செய்து பார்க்கலாம். இன்றும் படிகமயமாக்கல் ஒரு தனித்துவமான நிகழ்வாகவே உள்ளது.

இப்படத்தைப் பார்க்கும் போது, இம்மூன்று மூலகங்களும், வெறும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பால் மட்டுமே இணைந்திருந்தால், CuSO4.7H2O என்றொரு திடப் பொருள் உருவாகுமா என்ற கேள்வி எழலாம்.

கனிமவியல் தரவுத்தளத்தின் தேடலில் பூதைட் (boothite) என்ற கனிமம் இருப்பது தெரிய வருகிறது.  இருப்பினும் அது நிலையற்றது, மற்றும் உடனடியாக அறை வெப்பநிலையில் CuSO4.5H2O ஆக மாறுகிறது.

படிகமயமாக்கலின் புதிர்கள்

‘நீர்’ என்ற மூலக்கூறினை கட்டிட தொகுதியாக்கி திரும்பத் திரும்ப வரும் வடிவொழுங்கில் ‘ஸ்நோ’ என்ற படிகம் இயற்கை வரைந்த “முப்பரிமாண கோலம்” (three-dimensional rangoli). நீரானது தட்பவெப்ப நிலைக்கு தகுந்தவாறு பனிரெண்டு படிக வடிவில் அல்லது பாலிமொர்ப்ஸ் (polymorphs) ஆக காணப்படுகிறது  ‘நானோ'(nano) படிகங்களால் உருவான திடப்பொருள், ஒன்றோடொன்று ஒழுங்குடன் இணைந்து, ஸ்னோஃப்ளேக்ஸ்-நட்சத்திரங்கள், ஸ்னோஃப்ளேக்ஸ்-தட்டுகள், ஸ்னோஃப்ளேக்ஸ்-நெடுவரிசைகள் என்கின்ற சமச்சீர் உருவங்களாய் வானத்திலிருந்து விழுவதை கண்டு களித்திருக்கிறோம்.

மிகைவெப்ப நீராவியில், ஒரு சரியான சந்தர்ப்பம் அமையும் போது,  நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ‘ஹைட்ரஜன் bonding’ என்ற சக்திகள்,  ஆவி நிலையிலிருந்த நீர் மூலகங்களை படிகமாக்குகின்றன (crystallization). இது படிப்படியாக நடப்பதில்லை.

அணுக்கரு (nucleation) என்று கூறப்படும் இக்கட்ட மாற்றை, தன்னிச்சையான சுப்ராமாலிகுலர் அசெம்பிளி (self assembled supramolecular assembly) என்று கூறுவர். இன்றுவரை இதை  experiment மூலம் அறிய முடியவில்லை.  இப்படிக அமைப்பு உருவாவதற்கு எத்தனை மூலகங்கள் ஒன்றாக கூட வேண்டும்? ஸ்னோ படிகமும், ஸூபர்கூல்டு (supercooled) நீரிலிருந்து உருவாக்கும் பனிப்படிகமும் ஒன்றுதானா?

பள்ளிப் பருவத்தில், ஐஸ் தொழிற்சாலையில், ஐஸ்கிரீம் செய்வதைக் கண்டு வியந்திருப்போம். “மாமா, உப்பு எதற்கு சேர்க்கிறீர்கள்?” என்று ஆர்வத்துடன் கேட்டிருப்போம். இன்று வடஅமெரிக்காவில், பனிஉறைவினைத் தடுப்பதற்கு சாதாரண உப்பை (NaCl) சாலை முழுவதும் தெளிக்கிறார்கள் – நீர் உறைவதை  தடுப்பதற்கு. கல்லூரியில் ‘இயற்பியல் வேதியியல்’ பயிலும் போது இதன் மகத்துவம் புரிந்தது.

இன்றோ, படிக பொறியாளராக, சாலையில் காணும் உப்பு படிகம், நீரற்றதா (NaCl) அல்லது நீரேற்றியதா (NaCl.2H2O) என்ற கேள்விக்கணை தொடுக்கிறது!

சிலையே உன் தோற்றத்தின் நிறம் மாறினால்

நியூயார்க்கில் உள்ள லிபர்ட்டி சிலை மிகவும் பிரசித்தி பெற்றது. ஏறக்குறைய நூற்று ஐம்பது ஆண்டுகளாக (1886) இது  மன்ஹாட்டன் அருகில் அட்லாண்டிக் கடல் நடுவில் அமைந்துள்ளது. காலப் போக்கில் செப்பால் செதுக்கப்பட்ட இச்சிலையில் நடைபெறும் நிற மாற்றத்தைப் பற்றி எப்போதாவது சிந்தித்தோமா? அமெரிக்காவின் சுதந்திரச் சிலையின் பச்சை நிறம், அதன் வெண்கல மேற்பரப்பில் பல ஆண்டுகளாக நடந்த இரசாயன மாற்றங்களின் விளைவாக உருவானது. முதலில், வெண்கலம் ஆக்சிஜனுடன் எதிர்வினை செய்து கியுப்ரைட் (Cu2O) ஒரு சிவப்பு சேர்மம், மற்றும் டெனோரைட் (CuO), ஒரு கருப்பு சேர்மத்தை உருவாக்கியது.  பிறகு, கரிம வாயு கலந்த நீராவியுடன் வினை புரிந்து நீள நிற அஸுரைட் (azurite) மற்றும் பச்சை நிற மாலசைட் (malachite) என்ற சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது. Copper cousins என்று கூறப்படும் இது பெரும்பாலும் உலகில் உள்ள  அணைத்து செப்பு  குவிமாடங்களிலும் காணலாம். படீனா  (natural patina) என்று பொதுவாக கூறப்படும் கனிமங்களில் ஆன இக்கலவை வெவ்வேறு மூலக்கூறு வாய்ப்பாடுகள் கொண்டவை,மேலும் வேதியியல் எதிர்வினையைத் தடுக்க இயற்கை அமைக்கும் ஒரு பாதுகாப்பு கவசம். ஆனால் தொழிற்சாலைகளிலிருந்து வெளியேறிய சல்பர் டைஆக்சைடு மற்றும் கடல் நீரின் உப்பு தெளிப்பு, இந்த ஆக்சைடுகளுடன் மேலும் எதிர்வினை செய்து புளூ-கிரீன் நிறமுடைய ப்ரோகான்சைட் (brochancite) மற்றும் ஆன்ட்லரைட் (antlerite) போன்ற செப்பு ஹைட்ராக்ஸைட் சல்பேட்டுகளையும் (Cu₄SO₄(OH)₆ & Cu3(SO4)(OH)4) உருவாக்கியது. கடல் நீரிலுள்ள குளோரைடு அதிகமாக உள்ள பகுதிகளில், அடாகாமைட் (atacamite,  Cu₂Cl(OH)₃)போன்ற சேர்மங்கள் உருவாகிறது. தற்போது இந்த பச்சை நிற படலம் (patina) ஒரு பாதுகாப்பு அடுக்கு போன்று செயல்பட்டு, மேலும் அழுகலைத் தடுக்கிறது. இருப்பினும் குளோரைடு ஊடுருவல் காலப்போக்கில் உலோகத்தின் கட்டமைப்பை பலவீனமாக்கும். குறிப்பாக கடல்சார் அல்லது தொழிற்சாலை சூழல்களில் அதிக குளோரைடு இருப்பின், இந்த பாதிப்பு மிக அதிகமாக இருக்கும் என்பதில் மாற்று கருத்து இல்லை.

பறவைகளின் எச்சத்தில் பாறைகளின் பரவசம்

செப்பு சல்பைட் தாதுக்கள் பறவைகளின் எச்சங்களுடன் தொடர்பு கொண்டு, ஒரு அரிய கனிமமான மூலூயிட் (Moolooite) உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது.  குவானோ பறவை எச்சங்களிலுள்ள அமிலங்கள் செப்பு சல்பைடுகளுடன் வினைபுரிந்ததின் விளைவாக மூலூயிட்டின் (காப்பர் ஆக்சலேட் ஹைட்ரேட்) படிக அமைப்பு ஏற்படுகிறது.  நீல-பச்சை நிறம் கொண்ட  இக்கனிமம் மேற்கு ஆஸ்திரேலியாவின் மூலூ டவுன்ஸ் (Mooloo Downs)அருகே உள்ள ஒரு சல்பைடு தாங்கும் குவார்ட்ஸ் (quartz) வெளிப்புறத்தில் அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளது.  

நீல நயனங்களில் ஒரு நீண்ட கனவு வந்தது

நான் முதன்முதலில் ராஜஸ்தானின் ஜோத்பூருக்கு சென்றபோது (2013 ஆம் ஆண்டு), இரண்டு விஷயங்கள் என்னை மிகவும் கவர்ந்தன: நீல நிற வீடுகளும், மணற்கற்களால் கட்டப்பட்ட மேஹ்ரான்கர் கோட்டையும். (https://www.preventionweb.net/drr-community-voices/blue-houses-jodhpur-traditional-wisdom-cooler-future) பல வீடுகளில் பூசப்பட்டிருந்த நீல வண்ணம் என் ஆர்வத்தைத் தூண்டியது. என்னுடன் வந்த ஐஐடி ஜோத்பூர் ஊழியர் பல கதைகளைச் சொன்னார், அவற்றில் ஒன்று என் கவனத்தை ஈர்த்தது. கரையான்களைக் கட்டுப்படுத்த பலர் காப்பர் சல்பேட் மற்றும் சுண்ணாம்பின் கலவையைப் பயன்படுத்தினர் என்று குறிப்பிட்டார். இது உடனடியாக 18ஆம் நூற்றாண்டின் பூச்சிக்கொல்லியான போர்டோ கலவையை (Bordeaux mixture) என் நினைவுக்குக் கொண்டு வந்தது. சாதாரணமாக, நீல நிறம் காப்பர் சல்பேட் கரைசலிருந்து உருவாகியிருக்கும் என்று நினைக்க தோன்றும். ஆனால் இந்த ஊர் வெப்ப நிலைக்கு, இதன் நீரேரி  குறைந்து நிறம் மாறிவிடும். பல வருடம் நிறம் மாறாமல் இருப்பதென்றால் இக்கலைவியில் வேறு ஒரு நிறமி  உருவாக வேண்டும்.

இந்தக் கரைசலில் காப்பர் ஹைட்ரேட், சல்பேட் மற்றும் கால்சியம் ஹைட்ராக்சைடு இருப்பதால், கால்சியம், காப்பர், சல்பேட், நீர் மற்றும்  ஹைட்ராக்சைடு ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஒரு புதிய கூட்டுப்பொருள் உருவாகும் வாய்ப்பு உள்ளது. CaCu4(SO4)2(OH)6.3H2O என்ற வேதியியல் அமைப்பைக் கொண்ட டெவிலின் (Devillin) எனும் நீல தாது கனிமவியல் தரவுத்தளத்தில் இருப்பது சில ஆண்டுகளுக்குப்  பிறகு தெரிய வந்தது. இயற்கை வரையும் கோலங்களுக்குள் தான் எத்தனை புதுமை. இப்படத்தில் காப்பர் ஆக்டாஹைட்ரேட் (ஒன்றுடன் ஒன்று சேர்ந்து அழகான வரிசையில் அமைய, அதை சல்பேட்டும் கால்சியம் ஹைட்ராக்ஸைடும் எப்படி பின்னுகின்றன என்பது ஆராய வேண்டிய ஒரு புதிர். 

பழைய வீடு ஒன்றிலிருந்து நீல நிறத் தூளை எடுத்து, எக்ஸ்-கதிர் மற்றும் ராமன் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி அதன் அடையாளத்தை ஆய்வு செய்ய இன்னும் முயன்று கொண்டிருக்கிறேன்.

தோட்டக்கலை நிபுணர்கள் மற்றும் பூச்சி மேலாளர்களுக்கு, தாமிரம் ஒரு பயனுள்ள மற்றும் மதிப்புமிக்க உலோகத்தை விட அதிகம். இது ஒரு அத்தியாவசிய தாவர நுண்ணூட்டச் சத்து மற்றும் ஒரு பயனுள்ள பாக்டீரிசைடு, பூஞ்சைக் கொல்லி மற்றும் அல்ஜிசைடு ஆகும், இது ஒவ்வொரு நோய் மேலாண்மை மற்றும் நீர் சிகிச்சை திட்டத்திலும் இடம் பெற்றுள்ளது. ஆரம்பகால பூஞ்சைக் கொல்லிகளில் சில தாமிரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. செப்பு சல்பேட் மற்றும் விரைவு சுண்ணாம்பு கரைசல்களை கலந்து தயாரிக்கப்படும் போர்டியாக்ஸ் கலவை, 19 ஆம் நூற்றாண்டில் பிரெஞ்சு ஒயின் தொழில்துறையை பூஞ்சை காளான் நோயிலிருந்து காப்பாற்றிய பெருமைக்குரியது. உருளைக்கிழங்கு ப்ளைட், ஆப்பிள் ஸ்கேப் மற்றும் பிற நோய்களை நிர்வகிக்க இது இன்னும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. (https://chempics.wordpress.com/category/herbicide/)

போர்டியாக்ஸ் கலவையின் நாட்களில் இருந்து இப்போது நாம் பல்வேறு வகையான செப்பு பூஞ்சைக் கொல்லிகளை அனுபவித்து வருகிறோம். அலங்கார தாவரங்களில் பயன்படுத்த பதிவுசெய்யப்பட்ட காப்பர் பூஞ்சைக் கொல்லிகளில் பின்வரும் சேர்மங்களில் ஒன்று உள்ளது: காப்பர் சல்பேட் (அடிப்படை காப்பர் சல்பேட் மற்றும் காப்பர் சல்பேட் பென்டாஹைட்ரேட்), காப்பர் ஹைட்ராக்சைடு, தாமிரம் அல்லது குப்ரஸ் ஆக்சைடு, செலேட்டட் சேர்மங்கள் (காப்பர் ஆக்டானோயேட் போன்றவை) மற்றும் செம்பு மற்றும் செம்பு. பயன்படுத்தப்படும் சேர்மத்தைப் பொறுத்து, ஒவ்வொரு செப்பு பூஞ்சைக் கொல்லியும் ஒரு தனித்துவமான உலோக செப்புச் சமமான, சமிக்ஞை சொல், கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நுழைவு இடைவெளி (REI) மற்றும் OMRI நிலை ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்கலாம்.

இதுதான் வாழ்க்கை இதுதான் பயணம் என்பது யாருக்கும் தெரியாது 

காப்பர் என்ற அடிப்படைப் புள்ளியிலிருந்து கரைதல் மூலம் உருவாகும் சேர்மங்களை உராயும் போது ஒரு ஆழமானதும் மற்றும் ஆர்வமூட்டுவதாகவும் கருத்து உருவாகிறது. இது இயற்கையின் செயல்முறைகளும் சுற்றுச்சூழலின் தாக்கங்களும் இணைந்து, அதன் தாதுவியல் தொகுப்பில் ஏற்கனவே உள்ள நிலையான வடிவங்களாக உள்ளது. இது  இயற்கையின் சிக்கனமான வேதியியல் தன்மையை (parsimony) வெளிப்படுத்துகிறது, மேலும் அங்கு சேர்மங்கள் ஆற்றல் ரீதியாக சாதகமான மற்றும் கணிக்கக்கூடிய வழிகளில் எவ்வாறு உருவாகின்றன என்பதைப் படம் பிடித்து காட்டுகிறது. காப்பர் அடிப்படையிலான பாரம்பரிய பொருட்களில், க்யூப்ரைட் (Cu₂O), மாலசைட் (Cu₂CO₃(OH)₂), அசுரைட் (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) மற்றும் நான்டோகைட் (CuCl) போன்ற கரைதல் பொருட்கள் உருவாகின்றன. இவை முற்றிலும் சீரற்றவை அல்ல; மாறாக ஈரப்பதம், pH, ஆக்சிஜன் அளவு மற்றும் குளோரைட்கள் அல்லது கார்பனேட்டுகள் போன்ற சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்தைக் காட்டுகின்றன. இந்த சேர்மங்கள் குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில் நிலையானதாக இருக்கின்றன மற்றும் பூமியின் மேற்பரப்பில் இயற்கையாகவே காணப்படும் தாதுக்களைப் பிரதிபலிக்கின்றன.

“ரங்கோலி” என்ற உவமை மிகவும் அழகாக பொருந்துகிறது—இயற்கை ஒரு குறைந்த அளவிலான மூலக்கூறுகள் மற்றும் சேர்மங்களைப் பயன்படுத்தி சிக்கலான ஆனால் இசைவான வடிவங்களை உருவாக்குகிறது என்பதை இது குறிக்கிறது. கரைதல் பொருட்கள் உருவாகும் இந்த “சிக்கனமான முயற்சி” காப்பர் அடிப்படையிலான பொருட்களின் காலப்போக்கில் நடக்கும் நடத்தை பற்றிய ஆய்வுகளுக்கும், அவற்றின் பாதுகாப்பிற்கும் உதவுகிறது.