سائنسدانوں کو طویل عرصے سے معلوم ہے کہ پلاٹینم ہائیڈروجن گیس پیدا کرنے کے لیے پانی کے مالیکیولز کو تقسیم کرنے کے لیے اب تک کا بہترین اتپریرک ہے۔ براؤن یونیورسٹی کے محققین کی ایک نئی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ پلاٹینم اتنا اچھا کیوں کام کرتا ہے — اور یہ وہ وجہ نہیں ہے جسے فرض کیا گیا ہے۔

مصنفین کا کہنا ہے کہ ACS Catalysis میں شائع ہونے والی یہ تحقیق تقریباً صدی پرانے تحقیقی سوال کو حل کرنے میں مدد کرتی ہے۔ اور یہ ہائیڈروجن پیدا کرنے کے لیے نئے اتپریرک ڈیزائن کرنے میں مدد کر سکتا ہے جو پلاٹینم سے سستا اور زیادہ ہے۔ یہ بالآخر جیواشم ایندھن سے اخراج کو کم کرنے میں مدد کرسکتا ہے۔

"اگر ہم یہ جان سکتے ہیں کہ ہائیڈروجن کو سستے اور مؤثر طریقے سے کیسے بنایا جائے، تو یہ فوسل فری ایندھن اور کیمیکلز کے لیے بہت سے عملی حل کے دروازے کھول دیتا ہے،" اینڈریو پیٹرسن، براؤنز اسکول آف انجینئرنگ کے ایک ایسوسی ایٹ پروفیسر اور اس مطالعے کے سینئر مصنف نے کہا۔ . "ہائیڈروجن کو ایندھن کے خلیوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے، اضافی CO2 کے ساتھ ایندھن بنانے کے لیے یا نائٹروجن کے ساتھ مل کر امونیا کھاد بنانے کے لیے۔ ہائیڈروجن کے ساتھ ہم بہت کچھ کر سکتے ہیں، لیکن پانی کی تقسیم کو ایک قابل توسیع ہائیڈروجن ذریعہ بنانے کے لیے، ہمیں ایک سستا اتپریرک کی ضرورت ہے۔

پیٹرسن کا کہنا ہے کہ نئے اتپریرک کو ڈیزائن کرنا اس بات کو سمجھنے کے ساتھ شروع ہوتا ہے کہ پلاٹینم کو اس رد عمل کے لیے کیا خاص بناتا ہے، اور یہی اس نئی تحقیق کا مقصد معلوم کرنا ہے۔

پلاٹینم کی کامیابی کو طویل عرصے سے اس کی "Goldilocks" بائنڈنگ توانائی سے منسوب کیا گیا ہے۔ مثالی اتپریرک مالیکیولوں کو نہ تو بہت ڈھیلے اور نہ ہی زیادہ مضبوطی سے رد عمل کا مظاہرہ کرتے ہیں، بلکہ درمیان میں کہیں رہتے ہیں۔ مالیکیولز کو بہت ڈھیلے باندھ دیں اور ردعمل شروع کرنا مشکل ہے۔ انہیں بہت مضبوطی سے باندھ دیں اور مالیکیولز اتپریرک کی سطح پر چپک جاتے ہیں، جس سے ردعمل کو مکمل کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ پلاٹینم پر ہائیڈروجن کی پابند توانائی صرف پانی کے تقسیم ہونے والے رد عمل کے دو حصوں کو بالکل متوازن کرنے کے لیے ہوتی ہے — اور اس لیے زیادہ تر سائنس دانوں کا خیال ہے کہ یہ وہی خاصیت ہے جو پلاٹینم کو بہت اچھا بناتی ہے۔

پیٹرسن کا کہنا ہے کہ لیکن یہ سوال کرنے کی وجوہات تھیں کہ آیا وہ تصویر درست تھی۔ مثال کے طور پر، molybdenum disulfide (MoS2) نامی مواد میں پلاٹینم کی طرح ایک پابند توانائی ہوتی ہے، پھر بھی پانی کی تقسیم کے رد عمل کے لیے یہ ایک بدتر اتپریرک ہے۔ پیٹرسن کا کہنا ہے کہ اس سے پتہ چلتا ہے کہ پابند توانائی پوری کہانی نہیں ہوسکتی ہے۔

یہ جاننے کے لیے کہ کیا ہو رہا ہے، اس نے اور اس کے ساتھیوں نے پلاٹینم کیٹالسٹس پر پانی کی تقسیم کے رد عمل کا مطالعہ کیا جو ایک خاص طریقہ استعمال کرتے ہوئے جو انھوں نے الیکٹرو کیمیکل رد عمل میں انفرادی ایٹموں اور الیکٹرانوں کے رویے کی تقلید کے لیے تیار کیا تھا۔

تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ ہائیڈروجن ایٹم جو پلاٹینم کی سطح پر "Goldilocks" بائنڈنگ انرجی کے ساتھ جڑے ہوتے ہیں، جب ری ایکشن کی شرح زیادہ ہوتی ہے تو حقیقت میں رد عمل میں حصہ نہیں لیتے۔ اس کے بجائے، وہ اپنے آپ کو پلاٹینم کی سطحی کرسٹل لائن کے اندر گھونسلاتے ہیں، جہاں وہ کھڑے کھڑے کھڑے رہتے ہیں۔ ہائیڈروجن ایٹم جو رد عمل میں حصہ لیتے ہیں وہ قیاس شدہ "Goldilocks" توانائی سے کہیں زیادہ کمزور پابند ہیں۔ اور جالیوں میں بسنے کے بجائے، وہ پلاٹینم کے ایٹموں کے اوپر بیٹھتے ہیں، جہاں وہ H2 گیس بنانے کے لیے ایک دوسرے سے ملنے کے لیے آزاد ہیں۔

محققین نے نتیجہ اخذ کیا کہ یہ سطح پر ہائیڈروجن ایٹموں کی نقل و حرکت کی آزادی ہے جو پلاٹینم کو اتنا رد عمل بناتی ہے۔

پیٹرسن نے کہا کہ "یہ ہمیں کیا بتاتا ہے کہ اس 'Goldilocks' بائنڈنگ انرجی کی تلاش اعلی سرگرمی والے خطے کے لیے صحیح ڈیزائن اصول نہیں ہے۔" "ہم تجویز کرتے ہیں کہ ایسے اتپریرکوں کو ڈیزائن کرنا جو ہائیڈروجن کو اس انتہائی موبائل اور رد عمل والی حالت میں رکھتے ہیں۔"