“सीऔर मुझे एक पेंसिल मिलेगी?”
“हां बिल्कुल,” और काउंटर पर मौजूद महिला ने मुझे एक सिगरेट दी।
मैं अजीब तरह से विरोध करता हूं और कहता हूं, “मुझे वास्तव में एक पेंसिल की ज़रूरत है।” वह मुझे थोड़ा जज करती है और मुझे एक सौंप देती है, शायद सोचती है कि एक वयस्क को इसकी आवश्यकता क्यों हो सकती है। जैसा कि यह पता चला है, ‘पेंसिल’ कई शब्दों में से एक है जिसका उपयोग युवा वयस्क सिगरेट को संदर्भित करने के लिए करते हैं, जो दुर्भाग्यपूर्ण है क्योंकि एक पेंसिल का मतलब सिर्फ एक पेंसिल होना चाहिए।
जबकि टेबल और स्मार्टफोन सभी फैशन में हैं, हममें से कुछ लोग अभी भी पेंसिल पसंद करते हैं। वे एक तकनीकी चमत्कार हैं और बहुत साधन संपन्न हैं। वे बिजली के सॉकेट को अंदर धकेलने में मदद कर सकते हैं, आपके दांतों को फिट रख सकते हैं (यदि आप उन्हें चबाते हैं), और भोजन के पैकेट को खोलने में मदद कर सकते हैं। और निस्संदेह वे आपको लिखने में मदद कर सकते हैं।
प्रत्येक पेंसिल में लकड़ी से घिरा एक काला-भूरा कोर होता है। जब आप पेंसिल को तेज़ करते हैं, तो कोर अधिक उजागर हो जाती है, और पेंसिल बेहतर लिख सकती है।
हम नियमित रूप से लिखने के लिए पेन का उपयोग करते हैं लेकिन उनके अंदर मोटी तरल स्याही होती है। यह मूलतः एक रंगीन तरल है जो किसी भी अन्य तरल की तरह बहता है, चाहे वह पानी हो या तेल। चूँकि यह कागज पर बहती है और इसमें एक रंग होता है, यह बहते समय अपने पैरों के निशान छोड़ जाती है, और इस तरह कलम लिखती है। लेकिन पेंसिल का कोर धातु के चम्मच की तरह ठोस होता है। यदि हम स्टील के चम्मच को कागज पर घुमाते हैं, तो धातु की कोई भी मात्रा कागज पर नहीं गिरती है।
फिर पेंसिल कैसे लिखती है?
कार्बन और उसके चरण
पेंसिल का कोर कार्बन से बना है – वही कार्बन जिससे हममें से अधिकांश लोग मुख्य रूप से बने होते हैं। कार्बन हमारे ग्रह पर सबसे आम तत्वों में से एक है। यह विभिन्न चरणों और रूपों में आ सकता है।
परिवेशीय परिस्थितियों में जल एक तरल पदार्थ है। जब यह अधिक गर्म होता है, तो यह वाष्प, गैस बन जाता है। जब यह पर्याप्त ठंडा हो जाता है, तो यह ठोस बन जाता है जिसे बर्फ कहा जाता है। पदार्थ के इन चरणों में पूरी तरह से अलग गुण होते हैं। आप बर्फ की सिल्ली पर (कुछ असुविधा के साथ) बैठ सकते हैं लेकिन आपको पानी के तालाब पर बैठने का जोखिम नहीं उठाना चाहिए। फिर भी दोनों हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के एक ही अणु से बने हैं: H2O। अंतर यह है कि ये अणु एक दूसरे से कैसे जुड़ते हैं।
इसी तरह, जब कार्बन परमाणुओं को अलग-अलग तरीकों से व्यवस्थित और ढेर किया जाता है, तो उनके गुण पूरी तरह से अलग होते हैं। कल्पना कीजिए कि प्रत्येक कार्बन परमाणु के चार हाथ हैं। प्रत्येक हाथ एक बेचैन इलेक्ट्रॉन है। यदि हाथ दूसरे कार्बन के साथ बंधन बनाता है, तो परमाणु इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं और यह शांत हो जाता है। इस प्रकार, यदि कार्बन परमाणु स्वयं को मिस्र के पिरामिड जैसी संरचना के रूप में व्यवस्थित करते हैं, तो वे एक हीरे का निर्माण करते हैं।
हीरे चमकदार, पारदर्शी और प्रकृति में ज्ञात सबसे कठोर पदार्थ हैं। यही कारण है कि इसका उपयोग अक्सर अन्य धातुओं को काटने के लिए किया जाता है। इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि हीरे महंगे होते हैं और बिना किसी गलती के अक्सर उन्हें प्रेम की अभिव्यक्ति के साथ भ्रमित कर दिया जाता है। असली जादू पेंसिल में मौजूद कार्बन में है।
ग्रेफाइट और सैंडविच
पेंसिल कोर भी कार्बन से बने होते हैं, लेकिन एक अलग रूप में जिसे ग्रेफाइट कहा जाता है।
हीरे के विपरीत, ग्रेफाइट में कार्बन परमाणु सैंडविच में ब्रेड के स्लाइस की तरह शीट में व्यवस्थित होते हैं। प्रत्येक परत में कार्बन परमाणु तीन हाथों से एक दूसरे से जुड़े होते हैं – यह एक बहुत मजबूत बंधन है। हालाँकि, चादरों के बीच के बंधन कमजोर हैं। इस व्यवस्था में प्रत्येक परत को ग्राफीन कहा जाता है।
जब ग्राफीन को कई परतों में जमा किया जाता है, तो यह ग्रेफाइट बनाता है – जो एक पेंसिल के मूल में होता है।
यदि आप चाहें, तो कल्पना करें कि पेंसिल का कोर आपके पसंदीदा सैंडविच का एक टॉवर है, जिसमें बीच में कुछ पनीर, पैटीज़ और/या सॉस के साथ ब्रेड की लाखों परतें हैं। यदि ग्रेफाइट और हीरा दोनों कार्बन परमाणुओं से बने हैं, तो हम हीरे के साथ क्यों नहीं लिख सकते?
सरक कर लिखना
जब आप पेंसिल का उपयोग करके लिखते हैं, तो आप पेंसिल के मूल भाग को कागज पर सरका रहे होते हैं। इस प्रक्रिया में, आप पेंसिल के कार्बन परमाणुओं को कागज के परमाणुओं पर फिसलने के लिए मजबूर कर रहे हैं।
यदि आप हीरे या स्टील के चम्मच जैसे किसी कठोर पदार्थ को कागज पर सरकाते हैं, तो पदार्थ के परमाणु एक-दूसरे से इतनी मजबूती से बंधे होते हैं कि उन्हें कागज की सतह पर छोड़ने और जाने में कोई दिलचस्पी नहीं होती है।
लेकिन जब आप ग्रेफाइट को सरकाते हैं तो कुछ आश्चर्यजनक घटित होता है। ग्रेफाइट में ग्राफीन की परतें होती हैं। और जिस तरह सैंडविच के बीच से ब्रेड के टुकड़े को ऊपर से हटाना थोड़ा कठिन होता है, उसी तरह कागज पर ग्रेफाइट को फिसलने से कागज पर ग्राफीन जैसी परतें निकल जाती हैं।
इसी तरह से वैज्ञानिकों ने पहली बार ग्राफीन की भी खोज की। उन्होंने ग्रेफाइट पर सिलोफ़न टेप चिपका दिया और फिर उसे फाड़ दिया। जब उन्होंने माइक्रोस्कोप के नीचे टेप को देखा तो उन्हें कार्बन की पतली परतें चिपकी हुई मिलीं, यानी ग्राफीन।
जैसे-जैसे आप पेंसिल को हिलाते जाते हैं, कार्बन की अधिक से अधिक परतें उतरती जाती हैं। इनमें से प्रत्येक परत काली और चमकदार है और मानव आँख को आसानी से दिखाई देती है।
इस प्रकार एक पेंसिल लिख सकती है भले ही उसमें तरल स्याही न हो।
संघनित पदार्थ भौतिकी
एक तरह से व्यवस्थित होने पर कार्बन परमाणु अलग-अलग तरीके से व्यवस्थित होने पर बहुत अलग व्यवहार करते हैं – भले ही प्रत्येक कार्बन परमाणु स्वयं एक ही तरह से व्यवहार करता है। हीरा सफेद पारदर्शी होता है जबकि ग्रेफाइट चमकदार और काला होता है। ये अंतर इस आधार पर उत्पन्न होते हैं कि कार्बन परमाणु साझा करने वाले इलेक्ट्रॉन कैसे व्यवहार करते हैं, हालांकि, फिर भी, सभी इलेक्ट्रॉन समान होते हैं।
यहां अंतर्निहित भौतिकी इस बात के समान है कि पक्षी शाम के आकाश में पैटर्न क्यों बनाते हैं या जब मनुष्य बड़े समूहों में होते हैं तो वे कैसे अलग-अलग व्यवहार करते हैं। हम आम तौर पर एक पक्षी या एक व्यक्ति के व्यवहार की भविष्यवाणी करने में भी सक्षम नहीं हो सकते हैं, लेकिन जब वे एक साथ मिलते हैं, तो वे पूरी तरह से नए व्यवहार प्राप्त कर सकते हैं। यही बात ट्रैफिक में कारों और कॉलोनी में चींटियों के लिए भी सच है।
अध्ययन के इस क्षेत्र को संघनित पदार्थ भौतिकी कहा जाता है। यदि आप इसे और अधिक जानना चाहते हैं, तो भौतिकी में स्नातक की डिग्री लेने पर विचार करें।
और अगली बार जब आपके पास किसी आकस्मिक शाम को कुछ समय बचे, तो अपने लिए एक पेंसिल खरीदने पर विचार करें। इसे अच्छे से शार्प करें और स्केच करें। जैसे ही आप पाते हैं कि आपकी रेखाएँ आपके विचारों को आकार दे रही हैं, उन सैकड़ों कार्बन परमाणुओं को निस्वार्थ रूप से आपकी इच्छानुसार फिसलते हुए धन्यवाद देना न भूलें।
अधिप अग्रवाल आईआईटी कानपुर में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर हैं।
प्रकाशित – 20 नवंबर, 2024 08:27 पूर्वाह्न IST
