ఎండ సీసానా! వీళ్ల బండబడా!

ఎండను పట్టుకుని ఒక సీసాలో దాచి, కొన్ని నెలల తర్వాత చలికాలంలో ఆ ఎండను టీ చేసుకోవడానికి వాడుకుంటే ఎలా ఉంటుంది? మాటలే కానీ, ఇవన్నీ అయ్యే పనులేనా పెదవి విరవకండి. శాస్త్రవేత్తలు ఇంచుమించు అలాంటి టెక్కిక్‌నే కనిపెట్టారు!

పరిశోధకులు ఒక శక్తిమంతమైన కొత్త సౌర–నిల్వ అణువును ఆవిష్కరించారు. ఇది పునర్వినియోగ బ్యాటరీలా సూర్యకాంతిని బంధించి, తరువాత దానిని వేడి రూపంలో విడుదల చేస్తుంది.

సాధారణ సోలార్‌ ప్యానెల్స్‌తో సూర్యరశ్మి వెంటనే కరెంట్‌గా మారిపోతుంది. అయితే శాస్త్రవేత్తలు ఈ టెక్నిక్‌లో ఎండను ఒక ప్రత్యేకమైన ద్రవంలో రసాయన శక్తిగా దాచి ఉంచుతారు. అవసరం అయినప్పుడు తీసి వాడతారు! అదెలా సాధ్యం? ఎలాగంటే, ఒక రకమైన ద్రవ అణువులను ప్రయోగించి ఎండను ఒడిసిపడతారు. వీటిపై ఎండ పడగానే, ఇవి తమ ఆకారాన్ని మార్చుకుంటాయి. మనం ఎండలోకి వెళ్లగానే రంగు మారే కూలింగ్‌ గ్లాసెస్‌లా అనుకోండి! అలా ఆకారం మారిన ఆ అణువులు ఎండ ఎనర్జీని తమలోనే లాక్‌ చేసుకుంటాయి. ఇలా కొన్నేళ్ల పాటు ఆ ఎనర్జీ నిల్వ ఉంటుంది. 

మనకు వేడి కావాలనుకున్నప్పుడు, ఒక చిన్న ట్రిగ్గర్‌ ద్వారా ఆ అణువులను మళ్లీ వాటి పాత ఆకారంలోకి వచ్చేలా చేస్తారు. అలా అవి వెనక్కి వచ్చేటప్పుడు తమలో దాగున్న సోలార్‌ ఎనర్జీని తీవ్రమైన వేడి రూపంలో బయటకు విడుదల చేస్తాయి. ఆ వేడి.. నీటిని మరిగించడానికి కూడా సరిపోతుంది. మన ఫోన్లు, లాప్‌టాప్‌లలో ఉండే లిథియం–అయాన్‌ బ్యాటరీల కంటే... ఒక కేజీ బరువుండే మోతాదులో ఈ ద్రవం చాలా ఎక్కువ శక్తిని దాచగలదు. పైగా దీనికి పెద్ద పెద్ద బ్యాటరీలు గానీ, కరెంట్‌ గ్రిడ్‌ కనెక్షన్‌ గానీ అవసరం ఉండదు. 

మాలిక్యులర్‌ సోలార్‌ థర్మల్‌ ఎనర్జీ స్టోరేజ్‌ (మోస్ట్‌)
సాధారణ సోలార్‌ ప్యానెల్స్‌ సూర్యుడు ఉన్నంత వరకే కరెంట్‌ను ఇస్తాయి. సూర్యుడు అస్తమించిపోయాక, లేదా ఆకాశం మబ్బుగా ఉన్నప్పుడు ఆ శక్తిని ఎలా దాచి పెట్టుకోవాలన్నది ఎప్పటి నుంచో శాస్త్రవేత్తల ముందున్న పెద్ద సవాలు. దీనికి పరిష్కారంగా.. యూసీ శాంటా బార్బరా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన అసోసియేట్‌ ప్రొఫెసర్‌ గ్రేస్‌ హాన్, ఆమె బృందం ఒక కొత్త రకం పదార్థాన్ని తయారు చేశారు. దీనికోసం పెద్ద పెద్ద బ్యాటరీ సిస్టమ్స్‌ గానీ, కరెంట్‌ గ్రిడ్‌ గానీ అవసరం లేదు. ఆ పదార్థం సూర్యరశ్మిని గ్రహించి, తన రసాయన బంధాలలో దాచుకుని, అవసరమైనప్పుడు వేడి రూపంలో బయటకు వెలువరిస్తుంది. ఈ సాంకేతికతను సైన్స్‌ పరిశోధకులు మాలిక్యులర్‌ సోలార్‌ థర్మల్‌ ఎనర్జీ స్టోరేజ్‌ (మోస్ట్‌) అని పిలుస్తున్నారు. 

ఆర్గానిక్‌ అణువును కనిపెట్టి..!
‘మోస్ట్‌’ అనే ఈ ప్రయోగం కోసం శాస్త్రవేత్తలు పైరిమిడోన్‌ అనే అభివృద్ధి పరచిన ఆర్గానిక్‌ అణువును ఉపయోగించారు. ‘‘ఇది మళ్లీ మళ్లీ వాడుకోగలిగే, రీసైకిల్‌ చేయగలిగే టెక్నాలజీ. మనం వాడే ఫొటోక్రోమిక్‌ కూలింగ్‌ గ్లాసెస్‌ (ఎండలోకి వెళ్తే నల్లగా మారే కళ్లద్దాలు) ను గుర్తు తెచ్చుకోండి. మనం ఇంట్లో ఉన్నప్పుడు అవి మామూలు అద్దాల్లా ఉంటాయి. ఎండలోకి వెళ్లగానే అవే నల్లగా మారిపోతాయి. మళ్లీ ఇంట్లోకి రాగానే మామూలుగా అయిపోతాయి. ఇదీ అటువంటి కూలింగ్‌ గ్లాసెస్‌ టెక్నాలజీనే..’’ అంటున్నారు, ఈ పరిశోధనలో ముఖ్య పాత్ర పోషించిన శాస్త్రవేత్త హాన్‌ గుఝెన్‌. కాకపోతే, ఇక్కడ రంగు మారడానికి బదులుగా.. అణువులు ఎండలో శక్తిని దాచుకుంటాయి, అవసరమైనప్పుడు ఆ శక్తిని వేడి రూపంలో బయటకు వదులుతాయి. ఆ తర్వాత ఆ పదార్థాన్ని పడేయక్కర్లేదు, మళ్లీ మళ్లీ సూర్యశక్తిని దాచడానికి వాడుకోవచ్చు.

డీఎన్‌ఏ నుండి వచ్చిన ఐడియా!
పైరిమిడోన్‌ అనే ప్రత్యేకమైన అణువును తయారు చేయడానికి శాస్త్రవేత్తలకు మన శరీరంలో ఉండే డీఎన్‌ఏ నుండి అద్భుతమైన ఐడియా వచ్చింది. డీఎన్‌ఏలో సహజంగా ఉండే ఒక భాగం, సూర్యుడి నుండి వచ్చే అతినీలలోహిత కిరణాలు పడినప్పుడు తన ఆకారాన్ని మార్చుకోగలదు, మళ్లీ పాత రూపంలోకి రాగలదు. శాస్త్రవేత్తలు సరిగ్గా అలాంటి అణువునే ల్యాబ్‌లో కృత్రిమంగా  తయారు చేశారు. దీనివల్ల ఆ అణువు మళ్లీ మళ్లీ శక్తిని దాచడానికి, విడుదల చేయడానికి వీలైంది. 

ఈ అణువు శక్తిని దాచుకున్నాక, ఆ శక్తి వృథా అయిపోకుండా కొన్నేళ్లపాటు ఎలా స్థిరంగా ఉండగలుగుతుందో తెలుసుకోవడానికి యూసీఎల్‌ఏ ప్రొఫెసర్‌ కెన్‌ హౌక్‌తో ఈ బృందంతో చేతులు కలిపింది. వారు కంప్యూటర్‌ మోడలింగ్‌ సహాయంతో పరీక్షించి... ఈ పదార్థం నుండి శక్తి అస్సలు లీక్‌ అవ్వకుండా కొన్నేళ్ల పాటు ఎలా దాగి ఉంటుందో కనుగొన్నారు. ‘‘మేము ఈ అణువును చాలా తేలికగా, చిన్నదిగా ఉంచడానికే ఎక్కువ ప్రాధాన్యం ఇచ్చాం. ఈ ప్రాజెక్ట్‌ కోసం మాకు అవసరం లేని ప్రతి భాగాన్ని తొలగించాం. అణువు ఎంత చిన్నగా ఉంటే, అది అంత ఎక్కువ శక్తిని తనలో దాచుకోగలదు..’’ అని శాస్త్రవేత్త హాన్‌ నుఝెన్‌ వివరించారు. 

స్ప్రింగ్‌లా ఉండే బ్యాటరీ
స్ప్రింగ్‌ లాంటి ‘సౌర బ్యాటరీ’ సాధారణ సోలార్‌ ప్యానెల్స్‌లాగా ఎండను నేరుగా కరెంట్‌గా మార్చదు.  బదులుగా, శక్తిని రసాయన రూపంలో దాచుకుంటుంది. ఈ అణువు ఒక నొక్కిపెట్టిన స్ప్రింగ్‌లాగా పనిచేస్తుంది. దీనిపై సూర్యరశ్మి పడగానే, ఇది గట్టిగా నొక్కిన స్ప్రింగ్‌ లాగా ఎక్కువ శక్తితో కూడిన రూపంలోకి మారిపోతుంది. మనం దాన్ని క్రియాశీలం చేసేంత వరకు అలాగే ఉంటుంది. దానికి కొద్దిగా వేడిని గానీ, లేదా ఒక కేటలిస్ట్‌ (రసాయన చర్యను వేగవంతం చేసే పదార్థం) గానీ తాకిస్తే, ఆ అణువు ఒక్క ఉదుటున పాత రూపంలోకి వచ్చేస్తుంది. నొక్కిన స్ప్రింగ్‌ను ఒక్కసారిగా వదిలేస్తే ఎలా దూకుతుందో అలా అన్నమాట. అలా వచ్చేటప్పుడు తనలో దాగున్న శక్తిని వేడి రూపంలో బయటకు వదులుతుంది. ‘‘మేము దీనిని రీచార్జ్‌ చేసుకోగలిగే సోలార్‌ బ్యాటరీ అని పిలుస్తాము. ఇది సూర్యరశ్మిని దాచుకుంటుంది, మళ్లీ మళ్లీ రీచార్జ్‌ అవుతుంది’’ అని నుఝెన్‌ అంటారు. 

ఈ అణువు లీథియం బ్యాటరీల కంటే శక్తివంతమైనది. శక్తిని దాచుకునే సామర్థ్యం చాలా ఎక్కువ. శాస్త్రవేత్తల లెక్కల ప్రకారం సాధారణ లిథియం–అయాన్‌ బ్యాటరీ 0.9 మెగాజూల్స్‌ శక్తిని దాచగలిగితే, ఈ కొత్త రకం సోలార్‌ ద్రవం దాచగలిగే శక్తి (ఒక కిలో బరువుకు) 1.6 మెగాజూల్స్‌. అంటే మన ఫోన్లలో ఉండే బ్యాటరీల కంటే ఇది చాలా ఎక్కువ శక్తిని నిల్వ చేయగలదు. గతంలో శాస్త్రవేత్తలు తయారు చేసిన ఇలాంటి పాత మోడల్స్‌ కంటే కూడా ఈ కొత్త మెటీరియల్‌ చాలా అద్భుతంగా పనిచేస్తోందని పరిశోధకులు చెబుతున్నారు.

మొత్తానికైతే నీటిని మరిగించారు!
ఈ పరిశోధనలో శాస్త్రవేత్తలు సాధించిన అతిపెద్ద విజయం ఏంటంటే... తాము కనిపెట్టిన సాంకేతికత కేవలం ల్యాబ్‌కే పరిమితం కాకుండా, నిజంగా పనిచేస్తుందని నిరూపించడం. వారు సాధారణ వాతావరణంలోనే ఈ పదార్థం నుండి వచ్చే వేడితో నీటిని విజయవంతంగా మరిగించి చూపించారు. ‘‘నీటిని మరిగించడమనేది చాలా ఎక్కువ శక్తితో కూడుకున్న పని. మేము సాధారణ వాతావరణంలోనే నీటిని మరిగించగలిగామంటే అది చాలా పెద్ద విజయం’’ అని నుఝెన్‌ అంటున్నారు. 

భవిష్యత్తులో ‘మోస్ట్‌’ ఉపయోగాలు
‘మోస్ట్‌’ అనే ఈ సరికొత్త సాంకేతికత భవిష్యత్తులో మన రోజువారీ జీవితంలో ఎన్నో రకాలుగా ఉపయోగపడే అవకాశాలున్నాయి. 
ఇంటి అవసరాలకు: ఈ ద్రవం నీటిలో సులభంగా కరుగుతుంది. కాబట్టి,  మన ఇంటి కప్పులపై ఉండే సోలార్‌ పైపుల్లో పగటిపూట ఈ ద్రవాన్ని తిప్పవచ్చు. అది పగలంతా ఎండను గ్రహించి, రాత్రి వేళల్లో ట్యాంకుల్లోకి చేరి మనకు కావలసిన వేడి నీటిని అందిస్తుంది.
క్యాంప్‌లు, టూర్‌లు: అడవులకు లేదా కరెంట్‌ లేని ప్రాంతాలకు క్యాంపింగ్‌ వెళ్లినప్పుడు, ఎలాంటి గ్యాస్‌ లేదా కరెంట్‌ లేకుండానే కేవలం ఈ ద్రవంతో నీటిని వేడి చేసుకోవచ్చు.

‘‘సాధారణ సోలార్‌ ప్యానెల్స్‌ వాడితే... శక్తిని దాచుకోవడానికి విడిగా పెద్ద బ్యాటరీ సిస్టమ్‌ కావాలి. కానీ ఈ మాలిక్యులర్‌ సోలార్‌ టెక్నాలజీ (మోస్ట్‌)లో ఆ పదార్థం దానంతట అదే సూర్యశక్తిని నేరుగా దాచుకోగలదు’’ అని ఈ పరిశోధనలో భాగస్వామి అయిన బెంజమిన్‌ బేకర్‌  చెబుతున్నారు. ఈ ‘రీచార్జ్‌ చేయదగిన సౌర బ్యాటరీల’ పరిశోధనను మరింత ముందుకు తీసుకెళ్లడానికి ప్రొఫెసర్‌ గ్రేస్‌ హాన్‌కు ప్రతిష్ఠాత్మకమైన ‘మూర్‌ ఇన్వెంటర్‌ ఫెలోషిప్‌’ లభించింది.

మెగాజూల్‌ అంటే? 
కూరగాయలను ‘కిలోలలో’ కొలుస్తాం, పాలను ‘లీటర్లలో’ కొలుస్తాం కదా, అలాగే సైన్స్‌ ప్రపంచంలో శక్తిని లేదా వేడిని కొలవడానికి ‘జూల్స్‌’ అనే పదాన్ని వాడతారు. ఈ పదం 19వ శతాబ్దపు భౌతిక శాస్త్రవేత్త జేమ్స్‌ ప్రెస్కాట్‌ జూల్‌ పేరులోని జూల్‌ నుండి వచ్చింది. భూమిపై ఉండే రకరకాల శక్తులన్నీ – వేడి, కరెంట్, కదలిక – వేర్వేరు కాదని, అవన్నీ ఒకదానికొకటి సంబంధం ఉన్న భిన్న ఎనర్జీ రూపాలేనని ఆయన నిరూపించారు. ముఖ్యంగా యాంత్రిక శక్తి ఎలా వేడిగా మారుతుందో జూల్‌ కనిపెట్టారు. అందుకే ఆయన జ్ఞాపకార్థం, శక్తిని కొలిచే యూనిట్‌కు ‘జూల్‌’ అని పేరు పెట్టారు.

ఒక లీటరు మామూలు నీటిని స్టవ్‌ మీద పెట్టి, అది బాగా మరిగేలా వేడి చేయడానికి దాదాపు 0.3 మెగాజూల్స్‌ శక్తి అవసరమవుతుంది. అంటే, 1 మెగాజూల్‌ శక్తితో మనం సుమారు 3 లీటర్ల నీటిని మరిగించవచ్చు. ఒక టన్ను బరువున్న కారు గంటకు 160 కిలోమీటర్ల వేగంతో దూసుకెళ్తుంటే... ఆ కారులో ఉండే కదలిక శక్తి సరిగ్గా 1 మెగాజూల్‌ ఉంటుంది. మనం తినే ఒక చిన్న స్నికర్స్‌ చాక్లెట్‌ బార్‌ లేదా రెండు అరటిపండ్లు మన శరీరానికి దాదాపు 1 మెగాజూల్‌ శక్తి (క్యాలరీల రూపంలో)ని ఇస్తాయి. 

శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పుడు కొత్తగా కనిపెట్టిన ద్రవం ఒక కిలో బరువులో 1.6 మెగాజూల్స్‌ శక్తిని దాచగలదు. ఒక్కమాటలో చెప్పాలంటే  కేవలం ఒకే ఒక్క కిలో ఆ మ్యాజిక్‌ ద్రవాన్ని ఎండలో పెడితే, అది తనలో ఎంత శక్తిని దాచుకుంటుందంటే... రాత్రి కాగానే ఆ ఒక్క కిలో ద్రవంతో మనం దాదాపు 5 లీటర్ల నీటిని మరిగించుకోవచ్చు! మన ఫోన్‌ బ్యాటరీల కంటే ఇది చాలా ఎక్కువ శక్తిని తక్కువ స్థలంలో దాచగలదు అని చెప్పడానికే శాస్త్రవేత్తలు ఈ ‘మెగాజూల్స్‌’ అనే పదాన్ని వాడారు. 

-సాక్షి స్పెషల్‌ డెస్క్‌