इज़रायली वैज्ञानिकों ने हवा में ‘मिरर इमेज’ अणुओं का पता लगाने वाला गैस सेंसर विकसित किया
येरुशलम, 2 दिसंबर, 2025 (टीपीएस-आईएल) — हिब्रू विश्वविद्यालय, येरुशलम के इज़रायली वैज्ञानिकों ने हवा में “मिरर इमेज” अणुओं का पता लगाने वाला एक गैस सेंसर विकसित किया है। यह एक ऐसी सफलता है जिसमें चिकित्सा निदान, खाद्य और पेय गुणवत्ता नियंत्रण, पर्यावरण निगरानी और फार्मास्यूटिकल्स के क्षेत्र में क्रांति लाने की क्षमता है।
यह सेंसर वाष्पशील यौगिकों में सूक्ष्म संरचनात्मक अंतरों का पता लगाकर फेफड़ों के कैंसर या मधुमेह जैसी बीमारियों के लिए गैर-आक्रामक श्वास परीक्षणों को शक्ति प्रदान कर सकता है। यह समय के साथ बीमारी में होने वाले बदलावों को ट्रैक कर सकता है और खाद्य पदार्थों और सुगंधों में स्वाद और सुगंध की स्थिरता सुनिश्चित कर सकता है। यह उत्पादों के उपभोक्ताओं तक पहुंचने से पहले खराबी या संदूषण की पहचान करने में भी मदद कर सकता है।
मिरर-इमेज अणु, जिन्हें काइरल अणु भी कहा जाता है, अणुओं के ऐसे जोड़े होते हैं जिनका रासायनिक सूत्र समान होता है लेकिन वे बाएं और दाएं हाथों की तरह व्यवस्थित होते हैं – संरचना में समान लेकिन एक दूसरे पर अध्यारोपित नहीं किए जा सकते। भले ही वे लगभग समान दिखते हैं, दोनों रूपों के बहुत अलग प्रभाव हो सकते हैं, जैसे कि अलग-अलग गंध, स्वाद या जैविक प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करना।
इस अध्ययन का विवरण, जिसमें सेंसर के डिजाइन, परीक्षण और संभावित अनुप्रयोगों को शामिल किया गया है, सहकर्मी-समीक्षित पत्रिका Chem. Eur. J. में प्रकाशित हुआ था।
सेंसर विशेष रूप से डिजाइन की गई चीनी-आधारित रिसेप्टर्स से लेपित कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करता है, जो विशिष्ट वायुजनित रसायनों के साथ इंटरैक्ट करने के लिए एक आणविक लॉक-एंड-की की तरह काम करते हैं। अध्ययन के पर्यवेक्षकों में से एक, प्रोफेसर श्लोमो यित्ज़हाइक ने कहा, “एक चीनी कोटिंग जोड़कर, हमने सेंसर के चारों ओर एक सटीक रासायनिक वास्तुकला बनाई है जो बहुत कमजोर रूप से बंधने वाले गंध अणुओं के साथ भी इंटरैक्ट कर सकती है।”
एरियल शिट्रिट और योनातन सुखरान के नेतृत्व में, यित्ज़हाइक और प्रोफेसर मट्टन हुरेविच के मार्गदर्शन में शोध दल ने प्रदर्शित किया कि सेंसर लिमोनेन और कार्वोन, दो सामान्य गंध अणुओं के मिरर-इमेज रूपों के बीच स्पष्ट रूप से अंतर कर सकते हैं, जबकि अल्फा-पाइनन के समान रूपों पर कोई प्रतिक्रिया नहीं दिखाते हैं। उल्लेखनीय रूप से, सेंसर ने (–)-लिमोनेन अणु का पता 1.5 पार्ट्स प्रति मिलियन जितनी कम सांद्रता पर लगाया, जो कई तुलनीय विधियों की तुलना में लगभग दस गुना अधिक संवेदनशील है।
सेंसर की प्रभावशीलता चीनी-लेपित नैनोट्यूब और वायुजनित अणुओं के बीच परस्पर क्रिया से आती है। जर्मनी के टेक्निकल यूनिवर्सिटी ऑफ ड्रेसडेन और फ्रेडरिक शिलर यूनिवर्सिटी जेना के सहयोग से विद्युत माप और कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि प्रत्येक आणविक मिरर इमेज रिसेप्टर से थोड़ा अलग तरह से बंधता है। ये छोटे अंतर नैनोट्यूब में इलेक्ट्रॉन की गति को बदलते हैं, जिससे विद्युत संकेत में मापने योग्य परिवर्तन होते हैं।
हुरेविच ने कहा, “यह समझना कि आणविक संरचना सेंसर के प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करती है, हमें बेहतर कृत्रिम गंध रिसेप्टर्स डिजाइन करने के लिए एक खाका देता है।” विभिन्न रिसेप्टर डिजाइनों का परीक्षण करके, टीम ने ऐसे रासायनिक गुणों की पहचान की जो चयनात्मकता में सुधार करते हैं, जिससे अधिक सटीक और बहुमुखी सेंसर का मार्ग प्रशस्त होता है।
यह शोध यूरोपीय SMELLODI कंसोर्टियम का हिस्सा है, जो शरीर की गंध, गंध की धारणा और शारीरिक और भावनात्मक अवस्थाओं के बीच संबंधों की पड़ताल करता है। वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों – जिसमें मिरर-इमेज अणु भी शामिल हैं – का गैर-आक्रामक विश्लेषण परियोजना का एक प्रमुख लक्ष्य है, जिसके स्वास्थ्य निगरानी, पर्यावरण सुरक्षा और उद्योग में संभावित अनुप्रयोग हैं।
चीनी अणुओं को, जो सामान्य रूप से पानी में घुल जाते हैं, स्थिर, कार्यात्मक गैस सेंसर में बदलना एक महत्वपूर्ण रासायनिक और इंजीनियरिंग चुनौती थी। टीम ने इसे दो-भाग प्रणाली बनाकर दूर किया: समायोज्य चीनी-आधारित रिसेप्टर्स जो कार्बन नैनोमैटेरियल्स से रासायनिक रूप से जुड़े हुए हैं। चीनी “फ्रेम” या उससे जुड़े रासायनिक समूहों को बदलकर डिजाइन को ठीक किया जा सकता है, जिससे अनुकूलित पहचान क्षमताएं सक्षम होती हैं।
स्वास्थ्य सेवा और भोजन से परे, सेंसर में पर्यावरण निगरानी और फार्मास्यूटिकल्स में अनुप्रयोग हो सकते हैं। वे अत्यंत निम्न स्तर पर वायु प्रदूषकों या रासायनिक रिसाव का पता लगा सकते हैं, जिससे मनुष्यों और पारिस्थितिक तंत्र दोनों के लिए सुरक्षा में सुधार होता है। दवा निर्माण और रासायनिक अनुसंधान में, सेंसर काइरल अणुओं की शुद्धता और संरचना को सत्यापित कर सकते हैं, जिनके अक्सर उनके मिरर-इमेज रूप के आधार पर अलग-अलग जैविक प्रभाव होते हैं, जिससे यह सुनिश्चित करने में मदद मिलती है कि उत्पाद सुरक्षित और प्रभावी हैं।
आगे देखते हुए, शोधकर्ताओं का मानना है कि कम्प्यूटेशनल उपकरण, जिसमें उन्नत भौतिकी सिमुलेशन और मशीन लर्निंग शामिल हैं, नए रिसेप्टर डिजाइनों के निर्माण में तेजी ला सकते हैं, जिससे पता लगाने योग्य वायुजनित अणुओं और उनके मिरर-इमेज रूपों की सीमा का विस्तार हो सकता है।
शिट्रिट ने कहा, “हमारा काम दिखाता है कि आणविक संरचना में छोटे बदलावों को चीनी-लेपित नैनोट्यूब का उपयोग करके मज़बूती से उठाया जा सकता है। यह इलेक्ट्रॉनिक संवेदन प्रणालियों के द्वार खोलता है जिन्हें पहले असंभव माना जाता था।
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