इज़रायली वैज्ञानिकों ने गुलाब की पंखुड़ियों के आकार का रहस्य खोला, इंजीनियरिंग के लिए नए रास्ते खोले
येरुशलम, 8 मई, 2025 (टीपीएस-आईएल) — गुलाब की पंखुड़ियों के मुलायम, घुमावदार किनारे सदियों से कवियों, कलाकारों और वैज्ञानिकों को लुभाते रहे हैं। अब, इज़रायली वैज्ञानिकों ने उस छिपी हुई ज्यामिति का खुलासा किया है जो इन पंखुड़ियों को उनका विशिष्ट आकार देती है। यह खोज न केवल एक वानस्पतिक रहस्य उजागर करती है, बल्कि भविष्य की इंजीनियरिंग के लिए एक नया खाका भी प्रदान करती है, जिससे अधिक लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स और वास्तुकला के ऐसे तत्व बन सकते हैं जो “विकसित” होते हैं।
हिब्रू विश्वविद्यालय के एक अध्ययन में, जो हाल ही में सहकर्मी-समीक्षित पत्रिका साइंस में प्रकाशित हुआ है, पाया गया है कि गुलाब की पंखुड़ियों के प्रतिष्ठित कस्प-जैसे किनारे पहले सोचे गए तरीकों से अलग तंत्र द्वारा आकार लेते हैं।
सालों से, वैज्ञानिकों का मानना था कि पत्तियों और पंखुड़ियों जैसी संरचनाएं मुख्य रूप से गॉस असंगति (Gauss incompatibility) के माध्यम से अपना आकार विकसित करती हैं – यह एक प्रकार की ज्यामितीय बेमेल है जो विकास के दौरान सतहों को झुकने और मुड़ने का कारण बनती है।
हालांकि, जब शोधकर्ताओं – प्रोफेसर मोशे माइकल और प्रोफेसर एरान शेरोन के नेतृत्व में रैकाह इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स में – ने गुलाब की पंखुड़ियों की बारीकी से जांच की, तो उन्हें गॉस असंगति के कोई संकेत नहीं मिले। इसके बजाय, उन्होंने पाया कि पंखुड़ियों के आकार मेनार्डि-कोडैज़ी-पीटरसन असंगति (Mainardi-Codazzi-Peterson incompatibility) नामक एक ज्यामितीय सिद्धांत द्वारा नियंत्रित होते हैं।
गॉस असंगति चिकनी विकृति का कारण बनती है, जो पंखुड़ियों के झुकने, झुर्रियों पड़ने और मुड़ने के रूप में व्यक्त होती है। इसके विपरीत, MCP असंगति कस्प, सिलवटों और तेज लहरों जैसी अधिक तीखी विशेषताएं पैदा करती है। गुलाब की पंखुड़ियों के मामले में, जैसे-जैसे वे बढ़ती हैं, किनारों पर तनाव केंद्रित होता है। MCP असंगति के कारण, पंखुड़ी स्वाभाविक रूप से नाटकीय, नुकीले वक्र बनाती है – यादृच्छिक झुर्रियां नहीं, बल्कि ज्यामितीय आवश्यकता द्वारा शासित एक अनुमानित पैटर्न।
शेरोन ने कहा, “यह शोध गणित, भौतिकी और जीव विज्ञान को एक सुंदर और अप्रत्याशित तरीके से जोड़ता है। यह दिखाता है कि फूल की सबसे नाजुक विशेषताएं भी गहरी ज्यामितीय सिद्धांतों का परिणाम हैं।”
टीम ने अपने सिद्धांत का परीक्षण करने के लिए कंप्यूटर मॉडलिंग, प्रयोगशाला प्रयोगों और गणितीय सिमुलेशन को संयोजित किया, और लगातार पाया कि MCP तनाव – न कि गॉस तनाव – गुलाब की पंखुड़ियों के अद्वितीय वक्रों के लिए जिम्मेदार था। जैसे-जैसे पंखुड़ी बढ़ती है, किनारों पर तनाव विशेष रूप से बढ़ता है, जिससे पंखुड़ी अपने विशिष्ट घुमाव और कस्प बनाती है।
वैज्ञानिकों ने कहा कि सबसे दिलचस्प निष्कर्षों में से एक विकास और तनाव के बीच प्रतिक्रिया लूप है। जैसे-जैसे कस्प पर तनाव केंद्रित होता है, यह निर्देशित करता है कि पंखुड़ी कैसे और कहाँ बढ़ती रहती है। इस तरह, ज्यामिति और जीव विज्ञान एक निरंतर संवाद में बंद हैं, जहां रूप और कार्य एक-दूसरे को आकार देते हैं।
माइकल ने कहा, “यह आश्चर्यजनक है कि गुलाब की पंखुड़ी जैसी परिचित चीज़ में इतनी परिष्कृत ज्यामिति छिपी हुई है। हमने जो खोजा है वह फूलों से कहीं आगे जाता है – यह इस बात की खिड़की है कि प्रकृति पौधों से लेकर सिंथेटिक सामग्रियों तक, हर चीज़ में विकास को निर्देशित करने के लिए आकार और तनाव का उपयोग कैसे करती है।”
यह खोज सॉफ्ट रोबोटिक्स, लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स और स्मार्ट या स्व-आकार बदलने वाली सामग्रियों के लिए रोमांचक संभावनाएं खोलती है।
ऐसे पदार्थ जो मोटरों, जोड़ों या बाहरी नियंत्रणों की आवश्यकता के बिना सटीक रूप से आकार बदल सकते हैं, वे नरम, अधिक लचीले रोबोट बना सकते हैं, विशेष रूप से सर्जिकल रोबोट और खोज और बचाव रोबोट।
यह समझना कि पंखुड़ियों की तरह आंतरिक तनाव के माध्यम से आकार को कैसे नियंत्रित किया जाए, इंजीनियरों को लचीले, मोड़ने योग्य, या आकार बदलने वाले इलेक्ट्रॉनिक सर्किट और डिस्प्ले बनाने में मदद कर सकता है जो उनके कार्य के आधार पर अपने रूप को समायोजित करते हैं। इसके अलावा, MCP असंगति की खोज इंजीनियरों को ऐसे पदार्थ डिजाइन करने के लिए एक नया उपकरण देती है जो मैन्युअल असेंबली के बिना जटिल आकृतियों में कर्ल, फोल्ड या झुकने के लिए खुद को “प्रोग्राम” करते हैं। यह पैकेजिंग, निर्माण सामग्री और अंतरिक्ष में उपग्रहों के खुलने जैसी तैनात संरचनाओं में क्रांति ला सकता है।
यह अध्ययन वास्तुकला के ऐसे तत्वों के लिए भी एक द्वार खोलता है जो स्थिति में “विकसित” होते हैं या पर्यावरण की स्थिति जैसे गर्मी, आर्द्रता या प्रकाश के आधार पर आकार बदलते हैं।
इस शोध के चिकित्सा अनुप्रयोग भी हो सकते हैं। चूंकि जैविक ऊतक भी विकास के दौरान आंतरिक तनाव का अनुभव करते हैं, इसलिए ये निष्कर्ष अंततः अंगों या ऊतकों को विकसित करने के लिए मचान डिजाइन करने में मदद कर सकते हैं जिन्हें स्वाभाविक रूप से जटिल आकार लेने की आवश्यकता होती है।