Corallocarpus glomeruliflorus-Mediated Phyto-Fabrication of CuO Nanoparticles: Microstructural Characteristics, Optical Bandgap, and Antibacterial Activity

सामग्री विज्ञान (materials science) की दुनिया में, शोधकर्ता लंबे समय से ऐसे सूक्ष्म कण बनाने के तरीके खोज रहे हैं जो रेत के एक कण से भी छोटे हों लेकिन जिनमें शक्तिशाली गुण हों। ये कण, जिन्हें नैनोकण (nanoparticles) कहा जाता है, अक्सर धातुओं या धातु ऑक्साइड से बने होते हैं और इनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर चिकित्सा तक हर चीज़ में किया जाता है। पारंपरिक रूप से, उन्हें बनाने के लिए कठोर रसायनों और उच्च-ऊर्जा प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती थी जो पर्यावरण के लिए खतरनाक और चलाने में महंगी हो सकती हैं। विज्ञान में एक बढ़ता हुआ आंदोलन इन औद्योगिक तरीकों को "ग्रीन सिंथेसिस" (हरित संश्लेषण) से बदलने का लक्ष्य रखता है, जो एक ऐसी तकनीक है जिसमें पौधों के अर्क जैसे प्राकृतिक पदार्थों का उपयोग करके इन सूक्ष्म संरचनाओं का निर्माण किया जाता है। पौधे जटिल रासायनिक यौगिकों से भरे होते हैं जो निर्माण खंडों और संरक्षकों दोनों के रूप में कार्य कर सकते हैं, जिससे जहरीले अभिकर्मकों (reagents) की आवश्यकता के बिना नैनोकणों के निर्माण को दिशा मिलती है। उन कई सामग्रियों में से एक जिसमें सामग्री वैज्ञानिक रुचि रखते हैं, कॉपर ऑक्साइड है, जो बैक्टीरिया को मारने की अपनी क्षमता के लिए जाना जाता है। हालांकि शोधकर्ताओं ने कॉपर ऑक्साइड नैनोकंद बनाने के लिए कई सामान्य पौधों का सफलतापूर्वक उपयोग किया है, लेकिन दुनिया की वनस्पतियों की विशाल विविधता का अर्थ है कि अभी भी अनगिनत प्रजातियां इस उद्देश्य के लिए परीक्षण की प्रतीक्षा कर रही हैं।

हाल ही में एक अध्ययन में, यमन के अदन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने कोरालोकार्पस ग्लोमेरुलिफ्लोरस (Corallocarpus glomeruliflorus) नामक एक विशिष्ट, स्वदेशी पौधे पर ध्यान केंद्रित किया, जिसे स्थानीय रूप से अल-मदराका (Al-Madraka) के रूप में जाना जाता है। यह पौधा, जो हद्रमौत क्षेत्र में उगता है, अपनी ज्ञात रासायनिक समृद्धि के बावजूद, पहले कभी धातु नैनोकण बनाने के लिए उपयोग नहीं किया गया था। टीम ने यह देखने के लिए प्रयास किया कि क्या वे पौधे के तनों और पत्तियों के एक साधारण जल अर्क का उपयोग करके एक सामान्य कॉपर साल्ट (ताम्र लवण) को ठोस कॉपर ऑक्साइड नैनोकणों में बदल सकते हैं। उन्होंने पौधे की सामग्री को सुखाकर और पीसकर शुरुआत की, फिर इसे पानी में उबालकर एक हल्के भूरे रंग का तरल बनाया जो फिनोल और फ्लेवोनोड्स जैसे प्राकृतिक यौगिकों से समृद्ध था। जब उन्होंने इस पौधे की चाय को कॉपर एसीटेट के नीले घोल के साथ मिलाया, तो लगभग तुरंत एक नाटकीय परिवर्तन हुआ। मिश्रण नीले से गहरे हरे रंग में बदल गया, और फिर, थोड़ा सा बेस (क्षार) मिलाने और गर्म करने के बाद, यह एक गाढ़े, जेट-ब्लैक सस्पेंशन (निलंबन) में बदल गया। यह रंग परिवर्तन पहला संकेत था कि पौधे के रसायन ने सफलतापूर्वक कॉपर आयनों को कम कर दिया था और ठोस कणों का निर्माण किया था।

यह समझने के लिए कि उन्होंने वास्तव में क्या बनाया है, वैज्ञानिकों ने उन्नत उपकरणों की एक श्रृंखला का उपयोग करके काले पाउडर की जांच की। उन्होंने पाया कि कण मोटे तौर पर गोलाकार थे लेकिन आकार में अनियमित थे, जिनका आकार 20 से 50 नैनोमीटर के बीच था। इस पैमाने को समझने के लिए, ये कण एक मानव बाल से लगभग एक हजार गुना पतले हैं। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि सामग्री वास्तव में कॉपर ऑक्साइड थी और इसकी एक विशिष्ट, व्यवस्थित आंतरिक क्रिस्टल संरचना थी जिसे मोनोक्लिनिक (monoclinic) कहा जाता है। उन्होंने यह भी मापा कि कण प्रकाश के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे पता चला कि उन्होंने एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य (wavelength) पर ऊर्जा को अवशोषित किया और उनमें 3.76 इलेक्ट्रॉन वोल्ट का ऑप्टिकल बैंडगैप था। यह मान, जो यह बताता है कि सामग्री बिजली और प्रकाश का संचालन कैसे करती है, बल्क कॉपर ऑक्साइड की तुलना में अधिक था, एक ऐसा अंतर जिसका श्रेय वैज्ञानिक कणों के सूक्ष्म आकार को देते हैं। विश्लेषण से यह भी पता चला कि पौधे के प्राकृतिक यौगिक नैनोकणों की सतह से जुड़े रहे, जो एक सुरक्षात्मक कोटिंग के रूप में कार्य करते हैं ताकि कण आपस में बहुत अधिक न चिपकें।

इन नए नैनोकणों के लिए अंतिम परीक्षण संक्रमण से लड़ने की उनकी क्षमता थी। शोधकर्ताओं ने कॉपर ऑक्साइड कणों को तीन अलग-अलग प्रकार के बैक्टीरिया के संपर्क में रखा: साल्मोनेला टाइफी (Salmonella typhi), स्टैफिलोकोकस ऑरियस (Staphylococcus aureus), और एस्चेरिचिया कोली (Escherichia coli)। इन बैक्टीरिया के कल्चर पर रखने पर, नैनोकणों ने स्पष्ट क्षेत्र बनाए जहाँ सूक्ष्मजीव विकसित नहीं हो सके, जो उनकी जीवाणुरोधी शक्ति का संकेत है। वे साल्मोनेला टाइफी और स्टैफिलोकोकस ऑरियस के खिलाफ अत्यधिक प्रभावी थे, जिससे बैक्टीरिया की वृद्धि एक 20 मिलीमीटर चौड़े घेरे में रुक गई। वे एस्चेरिचिया कोली के खिलाफ भी प्रभावी थे, जिससे 18 मिलीमीटर का अवरोध क्षेत्र (inhibition zone) बना। अध्ययन बताता है कि नैनोकण संभवतः बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति को नुकसान पहुँचाकर और ऑक्सीडेटिव स्ट्रेस पैदा करके उन्हें मारते हैं, हालांकि सटीक तंत्र के लिए आगे की जांच की आवश्यकता है। यह प्रदर्शित करके कि यह विशिष्ट यमनी पौधा उच्च गुणवत्ता वाले, जीवाणुरोधी कॉपर ऑक्साइड नैनोकणों का उत्पादन कर सकता है, यह शोध उपयोगी नैनोमटेरियल्स बनाने के लिए स्थानीय, टिकाऊ संसाधनों के उपयोग के लिए एक नया द्वार खोलता है, जो यह सिद्ध करता है कि प्रकृति के पास आधुनिक विज्ञान के लिए अभी भी कई अनछुए उपकरण मौजूद हैं।