निम्नलिखित पदार्थों को उनके पहली बार प्रयोगशाला में संश्लेषण के कालक्रमानुसार व्यवस्थित कीजिए : 1. ब्लैक गोल्ड 2. फुलेरीन 3. ग्रैफीन 4. केवलार नीचे दिए गये कूट में से सही उत्तर चुनिए : कूट :
- (a)1, 2, 3, 4
- (b)4, 2, 3, 1
- (c)2, 4, 3, 1
- (d)4, 1, 2, 3
सही उत्तर — (B) क्रम 4-2-3-1: केवलार, फिर फुलेरीन, फिर ग्रैफीन, फिर ब्लैक गोल्ड। केवलार (1965) सबसे पुराना है — पैरा-अरामिड रेशा, जिसका आविष्कार स्टेफानी क्वोलेक ने DuPont में किया था, जो भार के अनुसार इस्पात से पाँच गुना अधिक मज़बूत है और बुलेटप्रूफ जैकेट, हेलमेट व उच्च-प्रदर्शन रस्सियों में प्रयुक्त होता है। इसके बाद फुलेरीन आया: बकमिन्स्टरफुलेरीन, C60, फुटबॉल के आकार का बंद कार्बन पिंजरा, जिसे 1985 में हैरल्ड क्रोटो, रॉबर्ट कर्ल व रिचर्ड स्माले ने खोजा था, जिन्होंने इसके लिए 1996 का रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार साझा किया। ग्रैफीन — कार्बन की एकल परमाणु-मोटाई की चादर — को 2004 में मैनचेस्टर विश्वविद्यालय में आंद्रे गाइम व कॉन्स्टान्टिन नोवोसेलोव ने प्रसिद्ध चिपकाने वाले टेप की विधि से पृथक किया, और इसके लिए 2010 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार जीता। ब्लैक गोल्ड इन चारों में सबसे नया है, काफी अंतर से, और यही कारण है कि यह प्रश्न दिसंबर 2019 के प्रश्नपत्र में आया: इसे जुलाई 2019 में टाटा मूलभूत अनुसंधान संस्थान (TIFR), मुंबई की एक टीम ने, प्रो. विवेक पोलशेट्टीवार के नेतृत्व में, रिपोर्ट किया था, और रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री की पत्रिका Chemical Science में प्रकाशित किया गया था। तो क्रम है 1965 → 1985 → 2004 → 2019, अर्थात् 4, 2, 3, 1।
- (a)1, 2, 3, 4 — यह केवल सूची को उसके मुद्रित क्रम में प्रस्तुत करता है, और यह दोनों सिरों को उलट देता है: यह ब्लैक गोल्ड (2019, चारों में सबसे नया) को पहले और केवलार (1965, सबसे पुराना) को अंत में रखता है। क्रम-आधारित प्रश्न अक्सर उन अभ्यर्थियों के लिए बिना छेड़छाड़ वाली सूची को एक जाल के रूप में प्रस्तुत करते हैं जिनका समय समाप्त हो रहा हो।
- (c)2, 4, 3, 1 — यह तीसरे व चौथे स्थान पर ग्रैफीन व ब्लैक गोल्ड को सही रखता है, परंतु पहली जोड़ी को बदल देता है — यह फुलेरीन (1985) को केवलार (1965) से पहले रखता है। केवलार को इन चारों में सबसे पुराना मानकर तय करना ही इस विकल्प को समाप्त कर देने वाली एकमात्र जाँच है।
- (d)4, 1, 2, 3 — केवलार से सही ढंग से आरंभ होता है, फिर बिखर जाता है: यह ब्लैक गोल्ड (2019) को दूसरे स्थान पर रखता है, फुलेरीन (1985) व ग्रैफीन (2004) दोनों से पहले। अभ्यर्थी तब इसके जाल में फँसते हैं जब वे 'ब्लैक गोल्ड' को पेट्रोलियम या कोयले के लिए पुराने रूपक के रूप में लें, न कि 2019 के नैनोपदार्थ के रूप में।
इस सूची के चार पदार्थों में से तीन कार्बन पदार्थ हैं और आधी सदी में सामग्री विज्ञान की उपलब्धियों को चिह्नित करते हैं: एक अरामिड बहुलक (केवलार), एक आणविक कार्बन पिंजरा (फुलेरीन) तथा एक द्वि-आयामी कार्बन चादर (ग्रैफीन)। चौथा, 'ब्लैक गोल्ड', बिल्कुल भी कार्बन नहीं है — यह एक स्वर्ण नैनोपदार्थ है, जो डेंड्राइटिक प्लाज़्मोनिक स्वर्ण कोलॉइडोसोम के रूप में स्वर्ण नैनोकणों से बना है, जिसकी दूरी इस प्रकार समायोजित की गई है कि यह पदार्थ लगभग समस्त दृश्य व निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम को अवशोषित कर लेता है और इसलिए पीले के बजाय काला दिखाई देता है। इसके बताए गए उपयोग हैं कार्बन डाइऑक्साइड से मीथेन में सौर-चालित रूपांतरण और सौर समुद्री-जल विलवणीकरण।
कालक्रम प्रश्न चारों तिथियाँ याद रखने के बजाय दोनों छोरों को स्थिर करके हल किए जाते हैं। यहाँ दोनों छोर आसान हैं: केवलार स्पष्ट रूप से 1960 के दशक का है और सबसे पुराना है; ब्लैक गोल्ड इस परीक्षा से चार महीने पहले, मध्य-2019 का एक भारतीय परिणाम था, और स्पष्ट रूप से सबसे नया है। जो भी विकल्प 4 से शुरू होकर 1 पर समाप्त नहीं होता, उसे तुरंत हटाया जा सकता है — और यह अकेला ही केवल विकल्प (b) को शेष छोड़ देता है। नाम ही जाल है: 'ब्लैक गोल्ड' पेट्रोलियम के लिए, और कभी-कभी कोयले के लिए, एक पुराना रूपक है, इसलिए जिस अभ्यर्थी ने जुलाई 2019 की TIFR समाचार नहीं देखी, वह इसे कुछ प्राचीन मानकर सबसे पहले रख देता है।
- केवलार, 1965 — पैरा-अरामिड रेशा, स्टेफानी क्वोलेक द्वारा DuPont में आविष्कृत; बुलेटप्रूफ जैकेट, हेलमेट, टायर व रस्सियों में प्रयुक्त।
- फुलेरीन (C60, बकमिन्स्टरफुलेरीन), 1985 — हैरल्ड क्रोटो, रॉबर्ट कर्ल व रिचर्ड स्माले द्वारा खोजा गया, जिन्हें 1996 का रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार मिला।
- ग्रैफीन, 2004 — कार्बन की एक एकल-परमाणु-मोटाई की चादर, मैनचेस्टर में आंद्रे गाइम व कॉन्स्टान्टिन नोवोसेलोव द्वारा पृथक की गई; 2010 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार।
- ब्लैक गोल्ड, जुलाई 2019 — टाटा मूलभूत अनुसंधान संस्थान (TIFR), मुंबई में प्रो. विवेक पोलशेट्टीवार के नेतृत्व वाली टीम द्वारा विकसित और Chemical Science में रिपोर्ट किया गया; यह लगभग समस्त दृश्य व निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम को अवशोषित करता है, और इसे सौर-चालित कार्बन डाइऑक्साइड-से-मीथेन रूपांतरण व समुद्री-जल विलवणीकरण हेतु प्रदर्शित किया गया था।
- यहाँ 'ब्लैक गोल्ड' को पेट्रोलियम या कोयले के रूप में न पढ़ें — इस प्रश्न में यह 2019 का स्वर्ण नैनोपदार्थ है, और यही कारण है कि यह अन्यथा कार्बन-पदार्थों से बनी सूची में एक स्वर्ण-आधारित मद है, न कि कार्बन-आधारित।
- 1965 — केवलार (मद 4): पैरा-अरामिड रेशा, स्टेफानी क्वोलेक, DuPont में; बुलेटप्रूफ जैकेट, हेलमेट, रस्सियाँ
- 1985 — फुलेरीन C60 (मद 2): कार्बन का 'बकीबॉल', क्रोटो, कर्ल व स्माले; रसायन विज्ञान नोबेल 1996
- 2004 — ग्रैफीन (मद 3): कार्बन की एक-परमाणु-मोटाई चादर, मैनचेस्टर में गाइम व नोवोसेलोव द्वारा पृथक; भौतिकी नोबेल 2010
- जुलाई 2019 — ब्लैक गोल्ड (मद 1): TIFR मुंबई (प्रो. विवेक पोलशेट्टीवार) का डेंड्राइटिक प्लाज़्मोनिक स्वर्ण नैनोपदार्थ, Chemical Science में रिपोर्ट किया गया
उत्तर (b): 4, 2, 3, 1। केवलार को सबसे पुराना और ब्लैक गोल्ड — जुलाई 2019 का भारतीय परिणाम — को सबसे नया मानकर स्थिर करने से शेष तीनों कूट एक साथ समाप्त हो जाते हैं।
- 'ब्लैक गोल्ड' को पेट्रोलियम या कोयले के रूप में पढ़ना और इसलिए इसे पहले स्थान पर रखना — इस प्रश्न में यह 2019 का TIFR नैनोपदार्थ है।
- यह मान लेना कि चारों मद कार्बन पदार्थ हैं; ब्लैक गोल्ड स्वर्ण-आधारित है, और यही कारण है कि यह सूची में अलग दिखता है।
- किसी अपरूप की खोज को उसकी एकल परत के पृथक्करण के साथ भ्रमित करना — ग्रेफाइट सदियों से ज्ञात है, परंतु एकल-परत ग्रैफीन केवल 2004 में पृथक हुआ।
UPSC व UPPSC दोनों किसी हाल के भारतीय अनुसंधान परिणाम को पुराने, सुपरिचित पदार्थों के साथ जोड़कर आपसे उन्हें क्रमबद्ध या पहचानने को कहते हैं। UPSC के अपने ग्रैफीन (2012) व कार्बन नैनोट्यूब (2020) प्रश्न भी वही प्रवृत्ति दिखाते हैं — ताज़ा समाचार-मद ही विभेदक है, शेष सब पाठ्यपुस्तकीय है।
ग्रैफीन हाल ही में समाचारों में बार-बार आता रहा है। इसका महत्त्व क्या है ? 1. यह एक द्वि-आयामी पदार्थ है और इसकी विद्युत चालकता अच्छी है। 2. यह अब तक परखे गए सबसे पतले परंतु सबसे मज़बूत पदार्थों में से एक है। 3. यह पूर्णतः सिलिकॉन से बना है और इसकी प्रकाशिक पारदर्शिता उच्च है। 4. इसका उपयोग टच स्क्रीन, LCD व ऑर्गेनिक LED हेतु आवश्यक चालक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जा सकता है। ऊपर दिए गए कथनों में से कौन-से सही हैं ?
- (a) केवल 1 और 2
- (b) केवल 3 और 4
- (c) केवल 1, 2 और 4
- (d) 1, 2, 3 और 4
उत्तर(c) केवल 1, 2 और 4
वही पदार्थ, उसी सूची में एक स्थान नीचे — UPSC ने परखा कि ग्रैफीन क्या है और क्या करता है; UPPSC परखता है कि यह नए पदार्थों के कालक्रम में कहाँ बैठता है।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
'ब्लैक गोल्ड', जिसकी चर्चा 2019 में हुई थी, भारत की किस संस्था की टीम द्वारा विकसित किया गया था ?
- (a)टाटा मूलभूत अनुसंधान संस्थान, मुंबई
- (b)भारतीय विज्ञान संस्थान, बेंगलुरु
- (c)भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र, मुंबई
- (d)भारतीय विज्ञान संवर्धन संघ, कोलकाता
उत्तर(a) टाटा मूलभूत अनुसंधान संस्थान, मुंबई — टीम का नेतृत्व प्रो. विवेक पोलशेट्टीवार ने किया था, और यह कार्य जुलाई 2019 में Chemical Science में प्रकाशित हुआ था।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
निम्नलिखित में से कौन-सा कार्बन का अपरूप नहीं है ?
- (a)ग्रैफीन
- (b)फुलेरीन
- (c)केवलार
- (d)हीरा
उत्तर(c) केवलार — यह एक सिंथेटिक पैरा-अरामिड बहुलक है जिसमें कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन व हाइड्रोजन होते हैं, शुद्ध-कार्बन अपरूप नहीं; ग्रैफीन, फुलेरीन व हीरा सभी कार्बन के अपरूप हैं।