वैज्ञानिकों ने कोशिकाओं में छिपे क्वांटम कनेक्शन का किया खुलासा, नैनोमैटेरियल्स और चिकित्सा में नए रास्ते खुलेंगे
यरुशलम, 6 मई, 2025 (टीपीएस-आईएल) — वैज्ञानिकों ने जीवित कोशिकाओं के अंदर एक छिपे हुए क्वांटम कनेक्शन की खोज की है, जो जैविक ऊर्जा हस्तांतरण की नकल करने वाले स्मार्ट नैनोमैटेरियल्स को प्रेरित कर सकता है, जिससे चिकित्सा, ऊर्जा और नैनोटेक्नोलॉजी में नए रास्ते खुलेंगे। यह घोषणा इज़रायली शोधकर्ताओं ने सोमवार को की।
हिब्रू विश्वविद्यालय, यरुशलम के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में, वीज़मैन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस और बेन गुरियन विश्वविद्यालय के सहयोग से किए गए इस अध्ययन में पहली बार दिखाया गया है कि प्रोटॉन ट्रांसफर – जिस तरह से कोशिकाएं ऊर्जा स्थानांतरित करती हैं – सीधे इलेक्ट्रॉन स्पिन से प्रभावित होता है, जो एक क्वांटम गुण है।
अब तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि ऊर्जा उत्पादन के लिए आवश्यक छोटे कण, प्रोटॉन, मुख्य रूप से पानी के अणुओं और अमीनो एसिड के बीच साधारण रासायनिक हॉपिंग के माध्यम से चलते हैं। लेकिन नए निष्कर्षों से पता चलता है कि प्रोटॉन की गति को इलेक्ट्रॉनों के स्पिन द्वारा भी नियंत्रित किया जाता है, जिसका अर्थ है कि क्वांटम भौतिकी एक बुनियादी जीवन प्रक्रिया में सक्रिय भूमिका निभाती है।
प्रमुख शोधकर्ताओं में से एक, नाअमा गोरेन ने कहा, “हमारे निष्कर्ष बताते हैं कि जैविक प्रणालियों में प्रोटॉन की गति केवल रसायन विज्ञान के बारे में नहीं है – यह क्वांटम भौतिकी के बारे में भी है। यह जीवित चीजों के अंदर सूचना और ऊर्जा कैसे स्थानांतरित होती है, इसे समझने के लिए नए दरवाजे खोलता है।”
इस शोध का नेतृत्व हिब्रू विश्वविद्यालय के अनुप्रयुक्त भौतिकी और नैनो सेंटर के गोरेन और प्रोफेसर योस्सी पैल्टिएल ने, इंस्टीट्यूट ऑफ लाइफ साइंस के प्रोफेसर नीर केरेन और ओडेड लिव्नाह के साथ मिलकर किया। उन्होंने वीज़मैन इंस्टीट्यूट के प्रोफेसर रॉन नाअमान और बेन गुरियन विश्वविद्यालय की प्रोफेसर नुरित अशकेनाज़ी के साथ मिलकर काम किया। टीम के निष्कर्ष हाल ही में सहकर्मी-समीक्षित PNAS जर्नल में प्रकाशित हुए थे।
लाइसोजाइम जैसे जैविक क्रिस्टल के साथ प्रयोगों में – जो कई जीवों में पाया जाने वाला एक एंजाइम है – शोधकर्ताओं ने दिखाया कि इलेक्ट्रॉन स्पिन और प्रोटॉन की गति स्वतंत्र नहीं थी। जब एक विशिष्ट स्पिन वाले इलेक्ट्रॉनों को क्रिस्टल में इंजेक्ट किया गया, तो प्रोटॉन अधिक आसानी से चले गए। जब विपरीत स्पिन वाले इलेक्ट्रॉनों को इंजेक्ट किया गया, तो प्रोटॉन की गति काफी बाधित हुई। इलेक्ट्रॉन स्पिन और प्रोटॉन परिवहन के बीच यह युग्मन जैविक प्रणालियों में पहले कभी नहीं देखा गया था।
यह खोज काइरल इंड्यूस्ड स्पिन सेलेक्टिविटी (CISS) प्रभाव से जुड़ी है, एक ऐसी घटना जहां काइरल अणु – वे जिनमें एक विशिष्ट “हैंडेडनेस” होती है – इलेक्ट्रॉन स्पिन के आधार पर अलग-अलग तरह से इंटरैक्ट करते हैं। टीम ने पाया कि क्रिस्टल में कंपन, जिन्हें काइरल फोनन कहा जाता है, इलेक्ट्रॉन स्पिन को प्रोटॉन गतिशीलता से जोड़ने में मदद करते हैं, जिससे क्वांटम प्रभावों को सीधे जैविक ऊर्जा प्रवाह से जोड़ा जाता है।
पैल्टिएल ने कहा, “इलेक्ट्रॉन स्पिन और प्रोटॉन की गति के बीच यह संबंध नई तकनीकों को जन्म दे सकता है जो जैविक प्रक्रियाओं की नकल करती हैं, और यहां तक कि कोशिकाओं के अंदर सूचना हस्तांतरण को नियंत्रित करने के नए तरीके भी।”
यह दिखाकर कि क्वांटम यांत्रिकी न केवल इलेक्ट्रॉनों को बल्कि जीवन प्रक्रियाओं में प्रोटॉन को भी नियंत्रित करता है, वैज्ञानिकों ने भौतिकी और जीव विज्ञान के बीच एक बड़ी खाई को पाट दिया है। यह बताता है कि जीवित जीवों के अंदर ऊर्जा और सूचना हस्तांतरण पहले की तुलना में अधिक चयनात्मक, अधिक ट्यून करने योग्य और अधिक सटीक रूप से नियंत्रित है।
इन निष्कर्षों से नई चिकित्सा प्रौद्योगिकियां विकसित हो सकती हैं जो कोशिकाओं के अंदर ऊर्जा प्रवाह को नियंत्रित करती हैं, अधिक कुशल जैव-प्रेरित ऊर्जा उपकरण, और क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के लिए उन्नत स्पिनट्रॉनिक सिस्टम।
इलेक्ट्रॉन स्पिन और प्रोटॉन की गति की बेहतर समझ और नियंत्रण से ऐसी दवाएं बन सकती हैं जो कोशिकाओं के अंदर ऊर्जा प्रवाह को अधिक सटीक रूप से लक्षित करती हैं, और नैदानिक उपकरण विकसित हो सकते हैं जो रोगग्रस्त कोशिकाओं में असामान्य ऊर्जा हस्तांतरण पैटर्न का पता लगाने में सक्षम हों।
इसके अलावा, यह सीखकर कि प्रकृति क्वांटम प्रभावों से प्रोटॉन की गति को कैसे नियंत्रित करती है, नई प्रकार की बैटरी या ईंधन सेल को प्रेरित किया जा सकता है, साथ ही स्मार्ट नैनोमैटेरियल्स भी विकसित किए जा सकते हैं जो कोशिकाओं द्वारा ऊर्जा हस्तांतरण को संभालने के तरीके की नकल करके स्वयं को व्यवस्थित या मरम्मत करते हैं।
