मॉलिब्डेनमची ‘क्रांती आणि उत्क्रांती’

जीवसृष्टीचा वेगाने विकास होण्यासाठी आणि उत्क्रांतीसाठी बहुगुणी मूलद्रव्य मॉलिब्डेनम कारणीभूत होते. जमिनीत नत्राचे प्रमाण वाढवणे, प्रकाश संश्‍लेषण आणि पृथ्वीवर ऑक्‍सिजनचे प्रमाण वाढवणे यात मॉलिब्डेनमने मोठे योगदान केलेय. भावी काळासाठी त्याच्या रूपात जगाला एक स्मार्ट मटेरियल मिळाले आहे.

आ पल्याला मॉलिब्डेनम धातू सव्वादोनशे वर्षांपासून माहिती आहे. हे मूलद्रव्य पृथ्वीच्या पाठीवर पुरेसे आहे. चंद्रावरील मातीतही ते सापडलेले आहे. कच्च्या खनिजापासून टंगस्टन धातू अलग करताना मॉलिब्डेनम एक ‘बाय-प्रॉडक्‍ट’ म्हणून मिळते. ग्रीक भाषेमध्ये ‘शिसासारखा जड’ धातू म्हणजे मॉलिब्डेनम. आता मात्र हा धातू केवळ ‘बाय-प्रॉडक्‍ट’ राहिलेला नाही. कारण त्यापासून गेल्या काही वर्षांत तयार झालेली रसायने आणि ‘स्मार्ट’ (चतुर) पदार्थ नावीन्यपूर्ण आहेत. शिवाय या मॉलिब्डेनममुळे गेल्या तीनशे कोटी वर्षांमध्ये जीवसृष्टीचा विकास लवकर होत गेलाय, असे अनेक संशोधक नमूद करतात. असे काय आहे मॉलिब्डेनममध्ये?    
 मॉलिब्डेनम औद्योगिक क्षेत्रातील एक महत्त्वाचा धातू आहे. कारण सध्या दर्जेदार पोलाद आणि मिश्रधातू बनवण्यासाठी या रुपेरी धातूचा उपयोग होत आहे. विशिष्ट प्रमाणात पोलादात ते मिसळले तर पोलाद बळकट आणि कणखर होते. त्याचे मिश्रधातू दाब आणि उष्णतारोधक होतात. हा धातू पाणी आणि ऑक्‍सिजनबरोबर सहजासहजी प्रक्रिया करत नाही. परिणामी त्याचा समावेश असलेले मिश्रधातू गंजत नाहीत. यामुळे रसायने तयार करण्याच्या यंत्रणेत त्यांचा वापर होतो. अवजड हत्यारे, अणुऊर्जा निर्मितीमधील आणि अन्य लष्करी युद्धसामग्रीमध्ये, यंत्रसामग्रीत, विमानाच्या इंजिनात, क्षेपणास्त्रांमध्ये; म्हणजे जेथे तापमान खूप वाढते तेथे मॉलिब्डेनमचे मिश्रधातू उपयोगी असतात. मॉलिब्डेनम कडक आणि टणक आहे. तरीही त्याच्या लांब तारा होतात आणि जर सतत ठोकलं तर पातळ पत्रासुद्धा तयार होतो. अशा धातूचा आणि उत्क्रांतीचा संबंधच काय, असा प्रश्न आपल्याला पडला असेल.

पृथ्वीवर अडीचशे ते चारशे कोटी वर्षांपूर्वी ऑक्‍सिजनचे प्रमाण नगण्य होते. त्या काळच्या वातावरणात (‘हवे’मध्ये) नायट्रोजन, कार्बन डायॉक्‍साइड, मिथेन आणि पाण्याची वाफ एवढेच प्रमुख घटक होते. नायट्रोजन रासायनिक दृष्टीने फारसा क्रियाशील नाही. जीवसृष्टीला मात्र नायट्रोजनची संयुगे (अमोनियम आयन आदी) गरजेची असतात. हवेमधील नायट्रोजनपासून अमोनिया तयार होण्याची जैवरासायनिक क्रिया बरीच गुंतागुंतीची आहे. याला मराठीत ‘नत्रवायूचे स्थिरीकरण’ म्हणतात. जिवाणूंच्या किंवा सूक्ष्म शैवालांच्या वाढीसाठी आवश्‍यक असलेला नायट्रोजन त्यांना थेट हवेमधून वापरता येत नाही. त्यासाठी प्रथम नायट्रोजनची संयुगे किंवा अमोनियमवर्गीय क्षार वगैरे तयार व्हावी लागतात. ही प्रक्रिया पूर्ण करण्यासाठी नायट्रोजनेज नावाचे विकर (एंझाइम, जैविक उत्प्रेरक) आणि त्याच्यासोबत मॉलिब्डेनमचे आयन लागतात. नायट्रोजनची संयुगे उपलब्ध झाल्यावर सायनोबॅक्‍टेरिया (जीवाणू) आणि सूक्ष्म वनस्पतींची वाढ आणि प्रकाश संश्‍लेषण (फोटो-सिंथेसिस) ही मूलभूत आणि महाप्रचंड प्रमाणात घडून येणारी प्रक्रिया सुरू झाली. यासाठी पण या जैविक क्रिया-प्रक्रियांसाठीही मॉलिब्डेनम आयनची ‘उपस्थिती’ आवश्‍यक असते. मानवासह अनेक प्राण्यांच्या शरीरातील रासायनिक प्रक्रिया करताना मॉलिब्डेनमची उपस्थिती आवश्‍यक असतेच. महत्त्वाचे म्हणजे प्रकाश संश्‍लेषणसारख्या मूलभूत प्रक्रियांमुळे पृथ्वीवर ऑक्‍सिजन तयार होऊ लागला. अशा रीतीने सध्याच्या वातावरणातील ऑक्‍सिजनचे प्रमाण २० टक्‍क्‍यांहून जास्त झाले आहे. हाच ऑक्‍सिजन (प्राणिमात्र आणि) आपण आजही श्वासोच्छवासासाठी वापरत आहोत! थोडक्‍यात म्हणजे जीवसृष्टीचा वेगाने विकास होण्यासाठी आणि उत्क्रांतीसाठी मॉलिब्डेनम हा एक घटक कारणीभूत होता. कारण जमिनीत नत्राचे प्रमाण वाढवणे, प्रकाश संश्‍लेषण करणे आणि पृथ्वीवर ऑक्‍सिजनचे प्रमाण वाढवणे या महत्त्वपूर्ण प्रक्रियांमध्ये मॉलिब्डेनमने मोठे योगदान केलेले आहे.
आपल्या शरीरात ऊर्जा-निर्मितीच्या प्रक्रियांमध्ये सूक्ष्म प्रमाणात मॉलिब्डेनम लागत असल्याने ते आपल्या पोटात जायला पाहिजे. सुदैवाने ते कडधान्ये, पालेभाज्या, कोबी, मसूर, मटार, पावटा, कॉलिफ्लॉवर, गहू आणि तांदळामध्ये अतिसूक्ष्म प्रमाणात असल्याने आहारातून ते आपल्याला मिळते.

सध्या संशोधकांचे मॉलिब्डेनम डायसल्फाईड (‘एमओएसटू’) या रसायनांवर विशेष लक्ष आहे. या रसायनामध्ये फक्त तीन अणू आहेत. यात दोन सल्फरच्या अणूंमध्ये मॉलिब्डेनमचा एक अणू येतो. दोन्ही बाजूंच्या सल्फरमुळे त्यांच्यात ‘बंधन’ (बाँडिंग) तयार होते. क्रीमच्या दोन बिस्किटांमध्ये क्रीम असते, त्याप्रमाणे या रेणूची संरचना आहे. केवळ तीन अणूंनी घडलेला हा पदार्थ द्विमितीय आहे. याला संक्षिप्त रूपात ‘मॉली’ या नावानेही ओळखले जाते. गुणधर्माच्या बाबतीत त्याची तुलना ग्रॅफाईटबरोबर करता येईल. ग्रॅफाईट हे एक कार्बनचे बहुरूपकत्व आहे. हा पदार्थ ज्याप्रमाणे मऊ असतो, त्याप्रमाणे मॉलिब्डेनम डायसल्फाईड हादेखील एक अतिशय मुलायम-मऊ पदार्थ आहे. ग्रॅफाईटचा सर्वांत पातळ पापुद्रा म्हणजे ग्रॅफिन. ग्रॅफिनला फक्त लांबी आणि रुंदी असते; ‘जाडी’ नसते. कारण हादेखील ‘मॉली’प्रमाणे एक द्विमितीय पदार्थ आहे आणि तो पोलादापेक्षा १०० ते २०० पट जास्त बळकट असतो. नेमके असेच, किंवा त्याहून चांगले गुणधर्म ‘मॉली’मध्ये आहेत.

इलेक्‍ट्रॉनिक्‍स आणि फोटॉनिक्‍सच्या क्षेत्रात मॉलिब्डेनमचे महत्त्व वाढत आहे. कारण यापासून दर्जेदार अर्धसंवाहक (सेमिकंडक्‍टर, ट्रान्झिस्टर) तयार करता येतात. कारण या पदार्थामधील बॅंड-गॅप यथायोग्य आहे. बॅंड-गॅप म्हणजे अशी जागा, की इलेक्‍ट्रॉनमुक्त होण्यासाठी नाममात्र ऊर्जा खर्च होते. मॉलिब्डेनम डायसल्फाईड हे सिलिकॉन चिपपेक्षा जास्त उपयुक्त ठरणार आहे. कारण यावरती लक्षावधी उत्कृष्ट ट्रान्झिस्टर तयार होऊ शकतात. सिलिकॉन चिपची मर्यादा आता जवळजवळ संपली आहे. ट्रान्झिस्टरच्या प्रत्यक्ष कार्य करणाऱ्या जागेला ‘गेट’ म्हणतात. मॉलिब्डेनम डायसल्फाईडचा उपयोग करून सर्वांत लहान म्हणजे, फक्त एक नॅनोमीटर ‘गेट’असलेला ट्रान्झिस्टर बनवता येतो. काही प्रयोगशाळांमध्ये मॉलिब्डेनम डायसल्फाइडची एक ‘गाळणी’ तयार करण्यात आली आहे. त्या गाळणीमधून समुद्राचे पाणी गाळले तर त्या पाण्यातील क्षार बाजूला काढता येतात. या ‘स्मार्ट मटेरियल’ उपयोग औद्योगिक क्षेत्रात ‘हायड्रोजनेशन’ नामक महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया पार पाडण्यासाठी होतो. यामुळे वनस्पती तेलापासून तूप करताना ते एक उत्तम उत्प्रेरक म्हणून वापरले जात आहे.

या पदार्थापासून एक दर्जेदार वंगण तयार करता येते. ते ४०० अंश सेल्सिअस एवढ्या उष्ण जागेतही एखाद्या कोरड्या वंगणाप्रमाणेदेखील वापरता येते. ते ग्रीसमध्ये किंवा तेलामध्ये मिसळता येते. अलीकडे मोटारींपासून मोबाईलपर्यंतच्या उपकरणांसाठी टिकाऊ आणि हलक्‍या लिथियम आयन बॅटरी सेल (विद्युत घट) तयार करण्याचे प्रयोग केले जात आहेत. या बॅटरीमध्ये मॉलिब्डेनम डायसल्फाईडचा उपयोग होतो. या संशोधनामुळे गुंडाळता येईल असा सोलर (सौर) पॅनेल तयार केला गेलाय. थोडक्‍यात म्हणजे भावी काळासाठी ‘एमओएसटू’च्या (‘मॉली’च्या) रूपात जगाला एक ‘आगळे-वेगळे’ स्मार्ट मटेरियल मिळालेय, असे म्हणायला पाहिजे!