मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क कार्बन कैप्चर के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार
स्रोत:द हिंदू ↗
क्यों मायने रखता है
मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क्स (MOFs) का विकास उस अत्याधुनिक विज्ञान को सामने लाता है जो वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड को सीधे कैप्चर करने और जल की कमी की समस्या को हल करने में सक्षम है। उभरती प्रौद्योगिकियों, डायरेक्ट एयर कैप्चर, कार्बन सीक्वेस्ट्रेशन और हाल की नोबेल पुरस्कार विजेता खोजों से संबंधित प्रश्न Prelims और Mains GS-3 के लिए अत्यधिक महत्वपूर्ण हैं।
सारांश
जॉर्डन-अमेरिकी रसायनशास्त्री ओमर याघी को सुसुमु कितागावा और रिचर्ड रॉबसन के साथ मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क (MOFs) से संबंधित उनकी अभूतपूर्व खोजों के लिए रसायन विज्ञान में 2025 का नोबेल पुरस्कार प्रदान किया गया। इन अत्यधिक छिद्रपूर्ण (porous) सामग्रियों के महत्वपूर्ण जलवायु और पर्यावरणीय अनुप्रयोग हैं, जिनमें सीधे तौर पर कार्बन डाइऑक्साइड कैप्चर करना और शुष्क रेगिस्तानी हवा से पानी निकालना शामिल है। जॉर्डन में एक साधारण फिलिस्तीनी शरणार्थी परिवार में पले-बढ़े याघी ने बिना बिजली वाले घर से नोबेल पुरस्कार विजेता बनने तक के अपने सफर को साझा किया। उन्होंने विज्ञान को एक ऐसी महान समकारी शक्ति (equalizing force) के रूप में रेखांकित किया जो दुनिया भर में मानवीय क्षमता को उजागर करने में सक्षम है।
मुख्य बिंदु
- ओमर याघी, सुसुमु कितागावा और रिचर्ड रॉबसन को मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क (MOFs) पर उनके अग्रणी कार्य के लिए रसायन विज्ञान में 2025 के नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।
- MOFs छिद्रयुक्त सामग्री हैं जो वैज्ञानिकों को उन्नत अनुप्रयोगों के लिए परमाणु और आणविक स्तर पर पदार्थ को नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं।
- MOFs के व्यावहारिक उपयोगों में जलवायु परिवर्तन को कम करने के लिए वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड को कैप्चर करना और शुष्क मरुस्थलीय हवा से पीने योग्य पानी निकालना शामिल है।
- जॉर्डन में एक फिलिस्तीनी शरणार्थी परिवार में जन्मे, याघी ने विज्ञान को दुनिया की सबसे बड़ी 'समानता लाने वाली शक्ति' (equalising force) के रूप में रेखांकित किया और मानवीय क्षमता को उजागर करने के लिए वैश्विक अवसरों का आह्वान किया।
महत्वपूर्ण शब्द
मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क्स (MOFs)
धातु आयनों या क्लस्टरों से बने छिद्रपूर्ण क्रिस्टलीय पदार्थ, जो कार्बनिक अणुओं द्वारा जुड़कर 1D, 2D या 3D नेटवर्क संरचनाओं का निर्माण करते हैं।
UPSC context
GS III (S&T/पर्यावरण); यह उन्नत सामग्रियों (advanced materials) और कार्बन कैप्चर, जल संचयन तथा स्वच्छ ऊर्जा में उनके अनुप्रयोगों के ज्ञान का परीक्षण करता है।
डायरेक्ट एयर कैप्चर (DAC)
एक ऐसी तकनीक जो रासायनिक या भौतिक प्रक्रियाओं का उपयोग करके परिवेशी वायु (ambient air) से सीधे कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को निकालती है ताकि नकारात्मक उत्सर्जन (negative emissions) प्राप्त किया जा सके।
UPSC context
GS III (पर्यावरण); जलवायु परिवर्तन शमन, नेट-जीरो लक्ष्यों और कार्बन सीक्वेस्ट्रेशन (carbon sequestration) रणनीतियों के लिए प्रासंगिक।
रेटिकुलर केमिस्ट्री
मजबूत रासायनिक बंधों के माध्यम से आणविक निर्माण खंडों (नोड्स और लिंकर्स) को विस्तृत, क्रिस्टलीय और पूर्वानुमेय संरचनाओं में जोड़ने का विज्ञान।
UPSC context
GS III (S&T); नए कार्यात्मक पदार्थों (functional materials) के "atom-by-atom" डिजाइन के पीछे निहित रसायन विज्ञान के मूलभूत सिद्धांतों की समझ का परीक्षण करता है।
वायुमंडलीय जल संचयन
वायुमंडल से जल वाष्प (water vapor) निकालने की प्रक्रिया, यहाँ तक कि कम आर्द्रता/शुष्क परिस्थितियों में भी, जिसमें आमतौर पर MOFs जैसे सोर्बेंट मैटेरियल्स (sorbent materials) का उपयोग किया जाता है।
UPSC context
GS III (S&T/पर्यावरण); वैश्विक जल संकट, संसाधन प्रबंधन और जलवायु-अनुकूल तकनीक (climate-resilient technology) के लिए अभिनव समाधानों से संबंधित है।
नैनोटेक्नोलॉजी
विज्ञान और इंजीनियरिंग की वह शाखा जो परमाण्विक और आणविक स्तर (1 से 100 नैनोमीटर) पर पदार्थ के हेरफेर (manipulation) से संबंधित है।
UPSC context
GS III (S&T पाठ्यक्रम); एक मुख्य विषय जो उभरती प्रौद्योगिकियों (emerging technologies) और उनके बहुविषयक औद्योगिक अनुप्रयोगों के प्रति जागरूकता का परीक्षण करता है।
नोबेल फाउंडेशन
अल्फ्रेड नोबेल की वसीयत के अनुसार नोबेल पुरस्कारों के वित्त और प्रशासन का प्रबंधन करने के लिए 1900 में स्थापित एक निजी संस्थान।
UPSC context
प्रीलिम्स (करेंट अफेयर्स/अंतर्राष्ट्रीय संस्थान); प्रमुख वैश्विक पुरस्कारों और उनके गवर्नेंस फ्रेमवर्क के बारे में जागरूकता का परीक्षण करता है।
प्रारंभिक ट्रैप
MOFs प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले जैविक यौगिक हैं जो प्राकृतिक कार्बन सीक्वेस्ट्रेशन में सहायता करते हैं।
MOFs पूरी तरह से संश्लेषित (synthetic), प्रयोगशालाओं में निर्मित इंजीनियर क्रिस्टलीय पदार्थ हैं। इनके नाम में "ऑर्गेनिक" शब्द होने के बावजूद, ये जैविक या प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पदार्थ नहीं हैं।
संबंधित अवधारणाएँ
कार्बन कैप्चर, यूटिलाइजेशन और स्टोरेज (CCUS) की प्रमुख विधियाँ क्या हैं?
- जैविक सिंक: वनों, महासागरों, पीटलैंड्स और आर्द्रभूमि जैसे प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्रों का उपयोग CO2 को प्राकृतिक रूप से अवशोषित और संग्रहीत करने के लिए करना।
- भूगर्भीय भंडारण: कैप्चर की गई CO2 को गहरी भूमिगत चट्टानी संरचनाओं, जैसे कि खाली हो चुके तेल और गैस भंडारों में इंजेक्ट करना।
- तकनीकी कैप्चर: वायुमंडल से CO2 को रासायनिक रूप से बांधने और हटाने के लिए MOFs या डायरेक्ट एयर कैप्चर (DAC) सिस्टम जैसी इंजीनियरिंग सामग्रियों का उपयोग करना।
मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क्स (MOFs) को कौन से संरचनात्मक गुण उनका अद्वितीय औद्योगिक मूल्य प्रदान करते हैं?
- अत्यंत उच्च पृष्ठीय क्षेत्रफल: उनकी अत्यधिक सरंध्र संरचना का अर्थ है कि मात्र एक ग्राम MOF का आंतरिक पृष्ठीय क्षेत्रफल एक फुटबॉल के मैदान के बराबर हो सकता है।
- समायोज्य सरंध्रता: वैज्ञानिक आणविक स्तर पर छिद्रों के आकार को समायोजित कर सकते हैं ताकि CO2 या वायुमंडलीय नमी जैसे विशिष्ट लक्षित अणुओं को चुनिंदा रूप से सोखा जा सके।
- हाइब्रिड क्रिस्टलीय संरचना: वे अकार्बनिक धातु नोड्स को कार्बनिक आणविक लिंकर्स के साथ जोड़कर अत्यधिक स्थिर, लचीले और 3D क्रिस्टलीय नेटवर्क का निर्माण करते हैं।
अंतर-विषय पैटर्न
जलवायु शमन में उन्नत सामग्री
UPSC अक्सर उन्नत सामग्रियों (Advanced materials) को पर्यावरणीय समाधानों से जोड़ता है (जैसे, bioremediation पर पिछले प्रश्न)। MOFs कार्बन कैप्चर और शुष्क क्षेत्रों में जल संचयन के लिए इस 'tech-for-ecology' ओवरलैप में पूरी तरह सटीक बैठते हैं।
हाइड्रोजन भंडारण और हरित ऊर्जा
अस्थिर ग्रीन हाइड्रोजन को सुरक्षित रूप से स्टोर करना एक बड़ी बाधा है। MOFs मॉलिक्यूलर कंटेनरों के रूप में कार्य करते हैं, जो रसायन विज्ञान के इस नोबेल पुरस्कार को सीधे भारत के National Green Hydrogen Mission की तकनीकी आवश्यकताओं से जोड़ते हैं।
2026 प्रीलिम्स के एक प्रश्न में संभवतः 'MOFs के अनुप्रयोगों' (applications of MOFs) की पहचान करने के लिए पूछा जाएगा, जिसमें कार्बन कैप्चर, वाटर हार्वेस्टिंग और हाइड्रोजन स्टोरेज का मिश्रण हो सकता है।
संबद्ध PYQ · 4
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- 2025PrelimsGS1
With reference to 'Direct Air Capture', an emerging technology, which of the following statements is/are correct? I. It can be used as a way of carbon sequestration. II. It can be a valuable approach for plastic production and in food processing. III. In aviation, it can be a source of carbon for combining with hydrogen to create synthetic low-carbon fuel. Select the correct answer using the code given below.
- 2023PrelimsGS1
Consider the following activities: 1. Spreading finely ground basalt rock on farmlands extensively 2. Increasing the alkalinity of oceans by adding lime 3. Capturing carbon dioxide released by various industries and pumping it into abandoned subterranean mines in the form of carbonated waters How many of the above activities are often considered and discussed for carbon capture and sequestration?
- 2017PrelimsGS1
In the context of mitigating the impending global warming due to anthropogenic emissions of carbon dioxide, which of the following can be the potential sites for carbon sequestration? 1. Abandoned and uneconomic coal seams 2. Depleted oil and gas reservoirs 3. Subterranean deep saline formations Select the correct answer using the code given below:
- 2025MainsGS3
What is Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS)? What is the potential role of CCUS in tackling climate change?
