बिस्मथचे वेगळेपण

डॉ. अनिल लचके

.............

बिस्मथ हा एक धातू आहे. मूलद्रव्यांच्या तक्त्यात त्याचा क्रमांक ८३ आहे. त्याचा रंग चमकदार चंदेरी असून, त्यात गुलाबी छटा आणि इतर काही रंग दिसतात. हा धातू बराच कडक आणि ठिसूळ आहे. अरेबियन संशोधकांना तो अँटिमनी धातूसारखा वाटला म्हणून त्यांनी त्याला ‘बि इस्मिड’ (अँटिमनीसारखा) असे नाव दिले. त्या वरून बिस्मथ नाव पडलं. जर्मनीच्या संशोधकांना बिस्मथचे क्षार पांढरे दिसले म्हणून त्यांनी त्याला‘वाईस्स मास्स’ नाव दिले. याचा अपभ्रंश होऊन बिस्मथ नाव प्रचलित झालं. शिसे, बिस्मथ आणि कथिल (टिन) यांच्या गुणधर्मात साधर्म्य आहे. खनिजापासून शिसे वेगळे काढताना एक बाय-प्रॉडक्ट म्हणून बिस्मथ तयार होते. बिस्मथ ऑक्सिक्लोराईड सारखी संयुगे रंग-उद्योगात, लिपस्टिकसारख्या सौंदर्य-प्रसाधनात आणि औषधनिर्मिती उद्योगात वापरतात. उदाहरणार्थ, पोटाचे काही विकार, अपचन आणि हगवणीवर बिस्मथ सॅलिसिलेट (पेप्टो-बिस्मॉल) गुणकारी आहे. वजनाने जड असलेले काही धातू शरीराला अपायकारक आहेत. बिस्मथ ‘जड’ असूनही विषारी नाही. यासाठी जिथे शिसे (लेड) वापरणे योग्य नाही, तिथे बिस्मथचा वापर होतो.

बिस्मथसह केलेल्या मिश्रधातूंचे चुंबकीय गुणधर्म विलक्षण आहेत. बिस्मथ आणि मँगेनीजचा एक मिश्रधातू उपयुक्त असा शक्तिशाली चुंबक (बिस्मानॉल) बनवतो. बिस्मथ आणि टेल्युरियमच्या मिश्रधातूचा उपयोग कार्यक्षम थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटरमध्ये होतो. बिस्मथ, टेल्युरियम, सेलेनियम आणि अँटिमनी यांच्या मिश्रधातूमधून विद्युतप्रवाह सोडला, तर तो मिश्रधातू एकदम थंडगार होतो. साहाजिकच त्यापासून ‘मिनी-फ्रीझ’ तयार होऊ शकतो. बिस्मथचे काही मिश्रधातू कमी तापमानाला देखील सहज वितळतात. त्यांचा उपयोग ‘फायर अलार्म’ सर्किट ब्रेकरसाठी करतात. अॅक्रिलिक पॉलिमरचे खूप उपयोग आहेत. या पॉलिमरची निर्मिती करताना बिस्मथ-ट्रायॉक्साइड उत्प्रेरक म्हणून वापरला जातो. महामार्गावरील रहदारीच्या ज्या खुणा असतात त्या रंगामध्ये बिस्मथचे क्षार मिसळतात. कारण तो रंग प्रकाश पडल्यावर मोतीया रंगाप्रमाणे चमकतो.

बिस्मथ हे अन्य धातूंसारखे उष्णतावाहक आणि वीजवाहक नाही. एखादा धातू चांगल्यापैकी वीजवाहक होण्यासाठी त्या धातूच्या प्रत्येक अणुमध्ये मोबाईल (मुक्त असे) इलेक्ट्रॉन्स असणे गरजेचे आहे. हे इलेक्ट्रॉन्स एकत्र येऊन त्याच्या जोड्या तयार व्हायला पाहिजेत. याला ‘कूपर पेअर्स’ म्हणतात. अशा जोड्या मग एखाद्या द्रवांप्रमाणे ‘वाहत्या’ होतात. दोन इलेक्ट्रॉन्समध्ये खरे तर अपसरण व्हायला पाहिजे; पण अतिशीत तापमानात तसे होत नाही. या शोधाबद्दल जॉन बार्डीन, लिआन कूपर आणि रॉबर्ट श्रायफर यांना १९७२ मध्ये नोबेल पारितोषिक मिळालेले होतं. आश्चर्य म्हणजे बिस्मथच्या एक लाख अणूंमध्ये फार तर एकच मुक्त (मोबाईल) इलेक्ट्रॉन आढळेल.

एवढी मोठी त्रुटी असूनही बिस्मथ उणे २७३ तापमानात सुपर कंडक्टिव्हिटीचे गुणधर्म दाखवतो. याचा अर्थ सुपर कंडक्टिव्हिटीसाठीच्या प्रचलित संकल्पना बिस्मथसारख्या अणूंना लागू पडत नाही. हे अत्यंत महत्त्वपूर्ण निरीक्षण मुंबईच्या टाटा मूलभूत संशोधन केंद्रातील (टीआयएफआर) ओमप्रकाश शुक्ल, अनिलकुमार, थमीजावेल आणि प्रा. एस. रामकृष्णन यांनी ‘सायन्स’ (२ डिसेंबर २०१६) या अग्रगण्य वैज्ञानिक नियतकालिकात नोंदवलेले आहे. बिस्मथ सारखा ‘वीजरोधक’ अतिसंवाहक कसा बनतो? या मागची थिअरी काय असावी, हे शोधून काढणे हे आव्हानात्मक संशोधन ठरणार आहे. योग्य तापमानाला अतिसंवाहक गुणधर्म असलेले स्मार्ट पदार्थ जर मिळाले तर सर्व जगातच ऊर्जेची खूप बचत होऊ शकते. सुपर कंडक्टीव्हिटीच्या प्रयोगांसाठी आता पूर्ण नव्या ‘मटेरियल्स’चा विचार करता येईल. यश मिळाले तर त्याचा उपयोग भावी काळातील स्पिन्ट्रॉनिक्स आणि नॅनोसायन्स या विषयाच्या प्रगतीसाठी होऊ शकतो.