स्वच्छ पानी तक पहुंच के क्षेत्र में नैनोटेक्नोलॉजीज की क्षमता का विस्तार करना

डॉ। फ्रेंकोइस ग्रे
सीएनएनएम, सिंघुआ विश्वविद्यालय, बीजिंग, चीन सिटी साइबरनेटिक्स सेंटर, जिनेवा, स्विट्जरलैंड
6 जुलाई, 2015

संक्षिप्त सारांश
शुद्ध जल गणना टीम ने पाया कि पानी पहले से सोचे गए सबसे पतले नैनोट्यूब से अधिक स्वतंत्र रूप से गुजर सकता है। मौलिक भौतिक प्रक्रियाओं की यह अभिनव समझ फ़िल्टरिंग और विलवणीकरण के अधिक कुशल तरीकों के माध्यम से लाखों लोगों के लिए शुद्ध पानी की उपलब्धता को बढ़ाने के लिए काम कर सकती है। इसके अलावा, चिकित्सा और स्वच्छ ऊर्जा के क्षेत्रों में लागू करना संभव है। यह खोज नेचर नैनो टेक्नोलॉजी पर पहले ही प्रकाशित हो चुकी है, जो नैट टेक्नोलॉजी पर सबसे सम्मानित पत्रिका है।



पानी और कार्बन नैनोट्यूब की बातचीत का अध्ययन करने के लिए स्वयंसेवकों द्वारा विज़ुअलाइज़ेशन बनाया गया था। शुद्ध पानी जीवन का आधार है, अब, दुनिया भर में लाखों लोग इसकी कमी का अनुभव करेंगे। हमारी टीम ने एक ऐसी घटना की खोज की जो जरूरतमंद लोगों के लिए स्वच्छ पानी प्राप्त करने के रास्ते पर एक महत्वपूर्ण कदम हो सकता है। आज, खराब-गुणवत्ता वाले पानी के कारण हर साल लगभग दस लाख लोग मर जाते हैं, इसके साथ ही, आबादी बढ़ रही है, जलवायु बदल रही है और समस्या खराब हो जाएगी। मौजूदा सड़क प्रणालियां और जरूरतमंद लोग अक्सर अनुपलब्ध हैं। "गणना" शुद्ध पानी "नामक अध्ययन स्थिति को बदल सकते हैं। और यह आश्चर्यजनक खोज हाल ही में नैनो, नेचर नैनो टेक्नोलॉजी पर अग्रणी पत्रिका में प्रकाशित हुई थी।

मूल रूप से, यह खोज प्रश्न को संबोधित करती है: “हम कैसे संभावित रूप से, अर्थात्। कम लागत पर जितना संभव हो उतना कुशलतापूर्वक, पानी के फिल्टर बनाने के लिए कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करें। ” कार्बन नैनोट्यूब एक परमाणु मोटी चादरें बनाते हैं, जिन्हें ग्रेफीन कहा जाता है, पतली नलियों में घुमाया जाता है, कई नैनोमीटर व्यास (मानव बाल व्यास का लगभग एक दस हजारवां हिस्सा)। ट्यूबों का यह व्यास पानी के अणुओं को उनके माध्यम से गुजरने और पानी छानने के दौरान बड़े कणों और सूक्ष्मजीवों को बनाए रखने की अनुमति देता है। वे इतने छोटे हैं कि वैज्ञानिक समुदाय ने सुझाव दिया है कि व्यावहारिक सामंजस्य के लिए पानी भी धीरे-धीरे उनके माध्यम से जाएगा। हालांकि, शुरुआती प्रयोगों से पता चला है कि पानी कभी-कभी उम्मीद से बहुत आसान हो जाता है।



प्रवाह को बढ़ाने का मतलब अधिक कुशल फिल्टर हो सकता है, लेकिन पर्याप्त कंप्यूटिंग शक्ति की कमी के कारण, अब तक, वैज्ञानिकों के बीच कंप्यूटर सिमुलेशन के माध्यम से जो समझ में आ सकता है और जो वास्तविक परिस्थितियों में प्राप्त किया जा सकता है, के बीच एक बड़ा अंतर रहा है। इस परियोजना के शोधकर्ताओं ने इस कमी को दूर करने पर ध्यान केंद्रित किया है। विश्व सामुदायिक ग्रिड का उपयोग करके वितरित कंप्यूटिंग के माध्यम से, यह पता लगाना संभव था कि कुछ प्रकार के प्राकृतिक कंपनों को फोनन कंपन कहा जाता है , कुछ शर्तों के तहत, प्रसार की डिग्री में 300% की वृद्धि हो सकती है ( हम प्रवाह कह सकते हैं) कार्बन नैनोट्यूब के माध्यम से पानी, जो पिछले सैद्धांतिक गणना के साथ तुलनीय है। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है कि छोटे कंपन के साथ थर्मल ऊर्जा की एक प्राकृतिक रिहाई है, स्वाभाविक रूप से सभी सामग्रियों में पाया जाता है, इसलिए, इस घटना का लाभ उठाने के लिए बाहरी ऊर्जा स्रोतों की कोई आवश्यकता नहीं है।

यह खोज भविष्य के शोध में क्या संकेत दे सकती है? इस व्यावहारिक मॉडलिंग के नए विचारों का उपयोग करने में एक सीधा आवेदन प्रभावी पानी फिल्टर का विकास है। यदि प्रयोगों मान्यताओं की पुष्टि करते हैं, तो ऐसे फिल्टर दुनिया भर के लाखों लोगों को स्वच्छ पानी की उपलब्धता बढ़ाने में मदद कर सकते हैं। ताजे पानी (विशेष रूप से, समुद्र से) प्राप्त करने के लिए सस्ते तरीके प्राप्त करना भी संभव है।

इस नैनोस्केल घटना का उपयोग झिल्ली और फिल्टर बनाएगा जो कई प्रक्रियाओं और यहां तक ​​कि पानी से संबंधित उद्योगों या सामान्य रूप से, तरल पदार्थों में क्रांति लाएगा। उदाहरण के लिए, यह खोज एक जीवित कोशिका की दीवारों के माध्यम से पतली चैनलों के माध्यम से दवाओं के वितरण की अनुमति देगा। भविष्य में, यह शुद्ध और खारे पानी के मिश्रण से स्वच्छ ऊर्जा पैदा करने की प्रक्रिया को साबित करने के लिए लागू हो सकता है, जिसे आसमाटिक पावर प्लांट के रूप में जाना जाता है।

हम इन विविध अवसरों को केवल स्वयंसेवकों के लिए धन्यवाद करने में कामयाब रहे, क्योंकि किसी भी शोध दल के पास वास्तविक फिल्टर में प्रवाह की स्थिति का अध्ययन करने के लिए इस तरह के विस्तृत सिमुलेशन को चलाने के लिए इतनी आवश्यक कंप्यूटिंग शक्ति नहीं थी। विश्व समुदाय ग्रिड और 150,000 से अधिक स्वयंसेवकों के सहयोगियों ने इस परियोजना में भाग लिया, जहां वे अभी तक उपलब्ध नहीं विवरण के साथ एक जलधारा का अनुकरण करने में कामयाब रहे, जहां अध्ययन के पिछले चरणों में पाए जाने वाले घटना की खोज नहीं की गई थी।


स्वच्छ जल टीम के सदस्यों के लिए कम्प्यूटिंग: Zhiping Xu, मिंग मा Quanshui झेंग और फ्रेंकोइस ग्रे

यह काम, चीन, स्विट्जरलैंड, इजरायल, यूके और ऑस्ट्रेलिया के शोधकर्ताओं के बीच वैश्विक सहयोग का परिणाम है। सभी प्रतिभागियों को धन्यवाद। एक दो साल में पूरी होने वाली इस परियोजना में लगभग 40,000 कम्प्यूटेशनल साल लगेंगे, अगर इसे एक कंप्यूटर पर मिसकॉल किया जाए। टीम की ओर से, मैं उन सभी स्वयंसेवकों को धन्यवाद देना चाहता हूं जिन्होंने इन अध्ययनों में भाग लिया। यह उपलब्धि भी उन्हीं की है।

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आईबीएम प्रेस रिलीज़
' कार्बन नैनोट्यूब के अंदर जल परिवहन, जो फॉनोन-प्रेरित दोलन घर्षण ' द्वारा मध्यस्थता में बनाया गया है , नेचर नैनोटेक्नोलॉजी में प्रकाशित

Source: https://habr.com/ru/post/hi386499/