जिस अणु को बनाना लगभग नामुमकिन माना गया, वह अचानक मिल गया।

आसान शब्दों में

वैज्ञानिकों ने ऐसे तीन नए पदार्थ बनाए हैं जिनमें बोरॉन और ऑक्सीजन के बीच एक बहुत मज़बूत, तीनहरा बंध है। दशकों तक माना जाता रहा कि ये पदार्थ इतने अस्थिर होंगे कि उन्हें अलग करके जाँचना संभव नहीं होगा। लेकिन एक ऐसे रासायनिक प्रयोग से, जिसका मकसद इन्हें बनाना नहीं था, ये पदार्थ मिल गए और अब इनका विस्तार से अध्ययन किया जा सकता है।

बोरॉन और ऑक्सीजन के बीच का बंध क्यों बना पहेली

रासायनिक बंध तब बनते हैं जब परमाणु इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं। तीनहरे बंध में दो परमाणु इलेक्ट्रॉनों के तीन जोड़े साझा करते हैं। रसायन विज्ञान में ऐसे बंधों की जानकारी है, लेकिन जब बोरॉन उनमें से एक परमाणु हो, तो उन्हें बनाना खास तौर पर कठिन होता है। इसलिए बोरॉन से जुड़ा तीनहरा बंध तैयार करना कोई आम रासायनिक काम नहीं, बल्कि लंबे समय से चली आ रही चुनौती रहा है।

शोधकर्ताओं के सामने एक अहम सवाल था: क्या ऐसा कार्बनिक यौगिक बनाया जा सकता है जिसमें बोरॉन और ऑक्सीजन के बीच तीनहरा बंध हो, और क्या उसे अलग करके इतनी देर तक सुरक्षित रखा जा सकता है कि उसकी जाँच हो सके। किसी अणु के बनने का क्षणिक संकेत मिलना और उसका स्थिर नमूना हाथ में होना दो अलग बातें हैं। रसायनज्ञों को दशकों से पता था कि इनसे मिलते-जुलते अणु कुछ खास परिस्थितियों में बन सकते हैं, लेकिन उन्हें अलग की जा सकने वाली और जाँची जा सकने वाली सामग्री में बदलना कहीं बड़ी चुनौती थी।

ऑक्सोबोरेन बनाने की कोशिशें कम से कम 1960 के दशक की शुरुआत से चल रही थीं। बाद के वर्षों में प्रयोगों से इन अणुओं को कुछ परिस्थितियों में देखा गया या कठोर हालात में थोड़े समय के लिए रोका गया। इनके मौजूद होने के अप्रत्यक्ष संकेत भी मिले और इनसे जुड़े कुछ दूसरे यौगिक तैयार किए गए। फिर भी मूल समस्या बनी रही: वैज्ञानिकों के पास ऐसा स्थिर उदाहरण नहीं था जिसे अलग करके उसके गुणों की सीधे जाँच की जा सके।

यह फर्क इसलिए मायने रखता है क्योंकि बहुत अधिक प्रतिक्रियाशील अणु अपनी बनावट पहचानने से पहले ही बदल या टूट सकते हैं। किसी यौगिक को अलग कर लेने पर रसायन विज्ञान के सामान्य तरीकों से उसका अध्ययन किया जा सकता है और उसके व्यवहार की तुलना सैद्धांतिक अनुमान से की जा सकती है। इसके उलट, अगर अणु केवल पल भर के लिए दिखाई दे, तो उसके बनने और मौजूद होने की जानकारी अधूरी रह सकती है। इसी वजह से दशकों की दिलचस्पी के बावजूद ऑक्सोबोरेन बनाना कठिन लक्ष्य बना रहा।

अनोखे बंधों की खोज का लंबा सफर

वुर्ज़बुर्ग विश्वविद्यालय के प्रोफेसर होल्गर ब्राउनश्वाइग की अगुआई में एक दल 15 साल से भी अधिक समय से बोरॉन वाले असामान्य बंधों का अध्ययन कर रहा है। ऑक्सोबोरेन इस काम का पहला पड़ाव नहीं था। दल यह जानने की कोशिश करता रहा है कि बोरॉन और दूसरे तत्वों के बीच किस तरह के अणु बनाए जा सकते हैं और किन परिस्थितियों में ऐसे बंध बनते हैं।

2012 में इस दल ने ऐसे अणु की जानकारी दी जिसमें बोरॉन के दो परमाणुओं के बीच तीनहरा बंध था। इसके बाद 2025 में शोधकर्ताओं ने पहला ऐसा अणु तैयार किया जिसका कुल आवेश शून्य था और जिसमें बोरॉन और कार्बन के बीच तीनहरा बंध था। किसी अणु का कुल आवेश शून्य होने का मतलब है कि उस पर न तो धनात्मक आवेश होता है, न ऋणात्मक। इससे उस अणु को उन आवेशित रूपों से अलग पहचाना जा सकता है, जो पहले से ज्ञात हैं या बनाए जा सकते हैं।

लेकिन बोरॉन और ऑक्सीजन के बीच तीनहरा बंध बनाना अलग चुनौती बना रहा। बोरॉन और किसी दूसरे तत्व के बीच तीनहरा बंध तैयार कर लेने से यह पक्का नहीं हो जाता कि ऑक्सीजन के साथ वैसा ही बंध बनाकर स्थिर यौगिक भी अलग किया जा सकेगा। अलग-अलग परमाणु इलेक्ट्रॉनों के साथ अलग ढंग से जुड़ते हैं और उनकी रासायनिक प्रतिक्रियाएँ भी अलग हो सकती हैं। इसलिए पहले की सफलता को किसी दूसरे तत्व के साथ दोहराया जा सकेगा, यह मान लेना ठीक नहीं था। दल की प्रगति के बावजूद यह लक्ष्य हासिल होना बाकी था।

ऐसी प्रतिक्रिया जिसने अप्रत्याशित रास्ता दिखाया

इस खोज की शुरुआत डाइबोराक्यूमुलीन नाम के पदार्थ पर किए जा रहे प्रयोगों से हुई। शोधकर्ता इसे कीटोन नाम के यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया करा रहे थे। कीटोन कार्बनिक पदार्थों का एक आम समूह है और रसायन तैयार करने के कई कामों में इस्तेमाल होता है। पीएचडी के दो विद्यार्थी, लुकास लुब्त्शिक और क्रिस्टियन मार्कल, अलग-अलग कीटोन के साथ इस पदार्थ की प्रतिक्रियाओं का अध्ययन कर रहे थे। शुरू में उनका लक्ष्य सीधे ऑक्सोबोरेन बनाना नहीं था।

काम के दौरान नारंगी और पीले रंग के ठोस पदार्थ दिखाई दिए। ये वे उत्पाद नहीं थे जिनकी शोधकर्ताओं को उस प्रतिक्रिया से उम्मीद थी, इसलिए उन्होंने उन पर ध्यान दिया और उनकी जाँच शुरू की। किसी पदार्थ का रंग भर उसकी पहचान साबित नहीं करता, लेकिन वह यह संकेत दे सकता है कि पदार्थ को और ध्यान से देखा जाना चाहिए। खास तौर पर तब, जब अलग-अलग शुरुआती पदार्थों के साथ किए गए प्रयोगों में भी ऐसा उत्पाद बार-बार दिखाई दे।

उत्पादों की जाँच से पता चला कि ऑक्सोबोरेन बहुत थोड़ी मात्रा में बनने वाला गौण उत्पाद नहीं था। संबंधित प्रतिक्रियाओं में वही मुख्य उत्पाद के रूप में उभरा। यह बात चौंकाने वाली थी, क्योंकि शुरुआती अनुमान के मुताबिक प्रतिक्रिया से दूसरे उत्पाद बनना अधिक संभावित लगते थे। इस तरह पहले से ज्ञात पदार्थों की प्रतिक्रिया समझने के लिए किए गए प्रयोग ने ऐसे यौगिक सामने ला दिए जिन्हें सीधे बनाना अब तक मुश्किल रहा था।

इस नतीजे का महत्व उन शोधकर्ताओं के लिए और भी बड़ा था जो इस चुनौती का पुराना इतिहास जानते थे। इस क्षेत्र में कई लोगों की धारणा थी कि ऑक्सोबोरेन इतने अस्थिर हैं कि उन्हें अलग करना संभव नहीं होगा। लेकिन प्रतिक्रिया में उनका अपने आप बनना और जाँच किए जाने लायक समय तक बने रहना दिखाता था कि पुरानी धारणा कहानी का आखिरी पड़ाव नहीं थी। इन यौगिकों को बनाना अब भी आसान नहीं था, मगर उन्हें पाने का एक ऐसा रास्ता सामने आया जिसकी पहले उम्मीद नहीं थी।

तीन यौगिक जिन्हें अलग करके जाँचा जा सकता है

इस रास्ते से दल ने तीन अलग-अलग ऑक्सोबोरेन तैयार किए। यह बात इसलिए अहम है क्योंकि एक ही यौगिक की सफलता किसी बहुत खास बनावट या ऐसी परिस्थिति पर निर्भर हो सकती है जिसे दोहराना कठिन हो। तीन उदाहरण मिलना संकेत देता है कि यह तरीका शायद किसी एक असाधारण मामले तक सीमित न हो। इस्तेमाल किए जाने वाले शुरुआती पदार्थ बदलकर इससे जुड़े यौगिकों का बड़ा समूह बनाने की संभावना भी जाँची जा सकती है।

हालाँकि, इस नतीजे का यह अर्थ नहीं है कि हर तरह का ऑक्सोबोरेन अब आसानी से बनाया जा सकेगा या यह तरीका हर कीटोन और हर शुरुआती पदार्थ के साथ काम करेगा। प्रयोगों से अभी इतना ही साबित हुआ है कि इस रास्ते से तीन यौगिक बने हैं और अब इसकी पहुँच को व्यवस्थित ढंग से परखना उचित होगा। इसी कारण शोधकर्ता अलग-अलग बनावट वाले पदार्थों पर यह तरीका आजमा रहे हैं, न कि यह मान रहे हैं कि यह हर हाल में सफल होगा।

इन यौगिकों को अलग कर पाने से शोधकर्ताओं को उनके वास्तविक नमूनों की जाँच का मौका मिला है, बजाय इसके कि वे केवल उनके बनने की संभावना का अनुमान लगाते रहें। अब वे पूछ सकते हैं कि हर यौगिक कितना स्थिर है, उसे बनाने वाले पदार्थों की बनावट बदलने से उस पर क्या असर पड़ता है और उसे बनाने वाली प्रतिक्रिया की सीमाएँ क्या हैं। यह खोज अपने आप इन सभी सवालों के जवाब नहीं देती, लेकिन आगे के प्रयोगों के लिए ठोस सामग्री उपलब्ध कराती है।

इस काम की एक और अहम बात यह है कि इसकी शुरुआत अणु को किसी मुश्किल प्रक्रिया से बनवाने के लिए खास तौर पर तैयार किए गए कई चरणों से नहीं हुई। इसके बजाय, डाइबोराक्यूमुलीन और कीटोन के बीच प्रतिक्रिया से ये पदार्थ बने। इसका यह मतलब नहीं कि प्रक्रिया के हर चरण में सब कुछ आसान है या इसे प्रयोगशाला के बाहर तुरंत अपनाया जा सकता है। लेकिन यह जरूर दिखाता है कि जिन यौगिकों को पाना लगभग असंभव समझा गया था, वे ऐसी प्रतिक्रिया से भी बन सकते हैं जिसे पहले उनके बनने का साफ रास्ता नहीं माना जाता था।

इस खोज से रसायन विज्ञान में क्या बदल सकता है

यह खोज किसी खास औद्योगिक इस्तेमाल की घोषणा नहीं करती और न ही यह साबित करती है कि ऑक्सोबोरेन का किसी उत्पाद या तकनीक में सीधा उपयोग होगा। अभी इसका महत्व बुनियादी रसायन विज्ञान में है। अब रसायनज्ञों के पास प्रयोग करके ऐसे दुर्लभ पदार्थों तक पहुँचने का एक तरीका है, जिनसे बोरॉन और ऑक्सीजन के बीच तीनहरे बंध के व्यवहार का अध्ययन किया जा सकता है। असामान्य बंधों को समझने से वैज्ञानिकों की यह समझ बढ़ती है कि अणुओं में परमाणु किस तरह की बनावट अपना सकते हैं।

तैयारी का ऐसा तरीका, जिसे प्रयोगों से परखा जा सकता है, आगे के सवालों को किसी एक यौगिक के अस्तित्व की पुष्टि से आगे ले जाता है। दल यह जानना चाहता है कि क्या और ऑक्सोबोरेन बनाए जा सकते हैं और शुरुआती पदार्थों में कौन-से बदलाव मददगार हो सकते हैं। शोधकर्ता यह संभावना भी देख रहे हैं कि इससे मिलती-जुलती रणनीतियाँ आवर्त सारणी के दूसरे तत्वों वाले ऐसे यौगिक बनाने में मदद कर सकें जिन्हें पाना अब तक मुश्किल रहा है।

इस संभावना को पक्के नतीजे के बजाय आगे की खोज की दिशा के रूप में देखना चाहिए। तत्व या बंध का प्रकार बदलने से प्रतिक्रिया पूरी तरह अलग हो सकती है और नए पदार्थों या परिस्थितियों की जरूरत पड़ सकती है। फिर भी, यह पता चलना कि एक अप्रत्याशित प्रतिक्रिया से ऐसे यौगिक बने जिन्हें बेहद नाज़ुक माना जाता था, यह दिखाता है कि रसायन विज्ञान में खुले और अनजाने रास्तों को परखना उपयोगी हो सकता है। केवल उन्हीं नतीजों तक सीमित रहना जरूरी नहीं जो पहले से अनुमानित लगते हों।

इस काम में प्रयोगशाला के प्रयोगों और कंप्यूटर से की गई गणनाओं के बीच सहयोग भी खास महत्व रखता है। वुर्ज़बुर्ग की टीम ने भारत के तिशरीन विश्वविद्यालय में प्रोफेसर अश्विनी के. वोकेन के नेतृत्व वाले समूह के साथ मिलकर काम किया। भारतीय शोधकर्ताओं की गणनाओं ने अध्ययन को सहारा दिया। ऐसे सहयोग में प्रयोगशाला में मिले नतीजों को उन गणनाओं के साथ देखा जा सकता है जो अणुओं की बनावट और प्रतिक्रियाओं को समझने में मदद करती हैं। इनमें से कोई भी तरीका दूसरे की जगह नहीं लेता; दोनों मिलकर तस्वीर को अधिक साफ कर सकते हैं।

वुर्ज़बुर्ग से अंतरराष्ट्रीय सहयोग तक

ब्राउनश्वाइग और उनकी टीम ने इस शोध का नेतृत्व किया। इसके नतीजे नेचर केमिस्ट्री पत्रिका में प्रकाशित हुए और तिशरीन विश्वविद्यालय का समूह भी इसमें शामिल था। इस कहानी में लुब्त्शिक और मार्कल की भूमिका भी अहम रही। ये दोनों पीएचडी विद्यार्थी अलग-अलग प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करते समय रंगीन उत्पादों पर ध्यान देने वाले शोधकर्ता थे। यह खोज किसी एक अचानक हुई घटना से अलग नहीं थी। इसमें बोरॉन रसायन विज्ञान पर लंबे समय का अनुभव, प्रयोग में दिखा अप्रत्याशित नतीजा और एक अंतरराष्ट्रीय समूह की गणनाओं से मिला सहयोग—तीनों जुड़े थे।

इस परियोजना को जर्मन शोध फाउंडेशन, जर्मन अकादमिक आदान-प्रदान सेवा और भारत के विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी मंत्रालय से धन मिला। अलग-अलग संस्थाओं से मिला सहयोग इस काम के अंतरराष्ट्रीय स्वरूप को दिखाता है। यह भी स्पष्ट करता है कि रसायन विज्ञान के किसी बुनियादी सवाल का अध्ययन एक ही संस्था या एक ही देश तक सीमित नहीं रहता।

नतीजे प्रकाशित होने के बाद अगला काम यह जाँचना है कि इस तरीके का इस्तेमाल कितने व्यापक रूप से किया जा सकता है, और क्या इससे और यौगिक तैयार किए जा सकते हैं। शोधकर्ता उन परिस्थितियों को भी समझना चाहते हैं जिनमें बने पदार्थों को अलग किया जा सकता है। ये सवाल इसलिए जरूरी हैं क्योंकि किसी नई सामग्री का दिख जाना ही खोज की पूरी कसौटी नहीं है। यह भी देखना होता है कि उसे बार-बार बनाया जा सकता है या नहीं और उसके मूल गुण बनाए रखते हुए उसमें क्या-क्या बदलाव किए जा सकते हैं।

निष्कर्ष

स्थिर ऑक्सोबोरेन की खोज छह दशकों से भी अधिक समय से जारी थी। अब डाइबोराक्यूमुलीन और कीटोन के बीच हुई प्रतिक्रिया से ऐसे तीन यौगिक तैयार किए गए हैं जिनमें बोरॉन और ऑक्सीजन के बीच तीनहरा बंध है। यह नतीजा लुकास लुब्त्शिक और क्रिस्टियन मार्कल की प्रयोगों के दौरान की गई टिप्पणियों से सामने आया। वुर्ज़बुर्ग विश्वविद्यालय में होल्गर ब्राउनश्वाइग के नेतृत्व में हुए इस काम को तिशरीन विश्वविद्यालय में अश्विनी के. वोकेन की टीम की गणनाओं से मदद मिली और इसके नतीजे नेचर केमिस्ट्री में प्रकाशित हुए। यह खोज बोरॉन रसायन विज्ञान की पड़ताल का अंत नहीं है और न ही किसी सीधे व्यावहारिक उपयोग को साबित करती है। फिर भी, इससे ऐसी सामग्री हाथ आई है जिसे अलग करके जाँचा जा सकता है। इस तरह लंबे समय तक प्रयोगशाला की पहुँच से बाहर समझे गए अणुओं का अध्ययन संभव हुआ है और असामान्य यौगिक बनाने के नए रास्ते खोजने का अवसर मिला है।