حال ہی میں، انسٹی ٹیوٹ آف اوشینوگرافی، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز (IOCS) سے زن ژانگ کی تحقیقی ٹیم نے سیٹو لیزر رامن سپیکٹروسکوپی کی بنیاد پر میتھین کاربن آاسوٹوپس کی حالت میں شناخت اور مقدار درست کرنے میں نئی پیش رفت کی ہے، رامان سپیکٹرا میں نمایاں فرق کو استعمال کرتے ہوئے میتھین کاربن آاسوٹوپس (13CH4 اور 12CH4)، اور متعلقہ نتائج حال ہی میں بین الاقوامی سپیکٹروسکوپی جریدے Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy میں شائع ہوئے ہیں۔
گہرے سمندر کے ہائیڈرو تھرمل نظام بڑی مقدار میں CH4، H2 اور دیگر کم کرنے والی گیسیں خارج کرتے ہیں جو منفرد کیموسینتھیٹک بائیومز کو کھانا کھلاتے ہیں، جو ابتدائی زندگی کی ابتدا کا مطالعہ کرنے کے لیے اہم ہیں۔ تاہم، اتنے زیادہ میتھین کے ارتکاز کا ماخذ اب بھی متنازعہ ہے، مثلاً، رینبو کے سپر-MgFe ہائیڈرو تھرمل نظام میں میتھین کا ارتکاز 2.5 mmol/kg تک زیادہ ہے، جو کہ پانی کی چٹان کے رد عمل کی میتھین کی پیداوار سے بہت زیادہ ہے۔ لیبارٹری میں۔ CH4 کی کاربن آاسوٹوپ ترکیب بائیوجینک اور ابیوجینک میتھین کے درمیان فرق کرنے کا ایک طاقتور ذریعہ ہے، لیکن موجودہ تجرباتی تکنیکوں اور کاربن آاسوٹوپ ویلیو ٹیسٹنگ کے طریقوں کو لیبارٹری سے میتھین کی پیداوار کو خارج کرنے کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ تاہم، موجودہ تجرباتی تکنیک اور کاربن آاسوٹوپ ویلیو ٹیسٹنگ کے طریقے بیک گراؤنڈ کاربن ذرائع کے اثر و رسوخ کو خارج کرنے سے قاصر ہیں، جو تجرباتی اعتبار کو بہت زیادہ متاثر کرتے ہیں۔ حالیہ برسوں میں، ان سیٹو رامن سپیکٹروسکوپی کی تیز رفتار ترقی نے سیٹو میں گیس کے آاسوٹوپس کا تعین کرنا ممکن بنا دیا ہے، لیکن اب بھی اعلی درجہ حرارت اور ہائی پریشر ہائیڈرو تھرمل نظام کے تحت میتھین کاربن آاسوٹوپس کے رامان سپیکٹروسکوپک مطالعہ کی کمی ہے۔
مندرجہ بالا مسائل کو حل کرنے کے لیے، تحقیقی ٹیم نے خالص CH4 نظام اور CH4-H2O نظام میں 13CH4 اور 12CH4 کی رامان سپیکٹرل خصوصیات کی منظم طریقے سے اعلی درجہ حرارت اور ہائی پریشر (25-400oC، {{8} }} بار) کیپلیری ہائی پریشر شفاف گہا کا استعمال کرتے ہوئے. یہ دکھایا گیا تھا کہ 13CH4 کی خصوصیت والی چوٹیوں کی چوٹیاں 2907cm-1-2912cm-1 کی رینج میں تھیں، جو درجہ حرارت میں اضافے اور دباؤ میں کمی کے ساتھ کم لہروں کی تعداد میں منتقل ہو رہی تھیں، جبکہ 12CH4 کی خصوصیت کی چوٹیاں 2912cm-1 -2917 cm-1 کی حد میں تھیں، جو ہمیشہ 13CH4 x 4 سے زیادہ ہوتی ہیں۔{23}}.1 سینٹی میٹر-1 اسی درجہ حرارت اور دباؤ کے تحت ، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ رامن سپیکٹروسکوپی (شکل 1) کے ذریعہ دونوں کو اچھی طرح سے ممتاز کیا جاسکتا ہے۔ اس کے علاوہ، تحقیقی ٹیم نے پانی کے محلول میں 13CH4 اور 12CH4 کے ارتکاز کے لیے رامان مقداری کیلیبریشن ماڈلز بھی قائم کیے (تصویر 2)، جس سے معلوم ہوا کہ تحلیل شدہ 13CH4 اور 12CH4 کے لیے رامان مقداری انشانکن ماڈلز میں فرق کی وجہ سے تھے۔ پانی کی داڑھ کی کثافت میں تبدیلیوں یا تحلیل شدہ 13CH4 اور 12CH4 کے رمن بکھرنے والے کراس سیکشنز کی بجائے خود تحلیل شدہ 13CH4 اور 12CH4 کے کراس سیکشنز کو بکھیرتا ہے۔ متعلقہ تحقیقی نتائج میتھین کے کاربن آاسوٹوپ کی ساخت کی حالت کی شناخت اور مقداری تجزیہ کے لیے ایک مضبوط معاونت فراہم کرتے ہیں، جس میں اعلی درجہ حرارت اور ہائی پریشر ہائیڈرو تھرمل تجربات اور گہرے سمندر میں سیٹو ایکسپلوریشن میں وسیع اطلاق کا امکان ہے۔
مقالے کے پہلے مصنف یوزو جی ہیں، جو انسٹی ٹیوٹ آف اوشیانوگرافی، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز میں ڈاکٹریٹ کے طالب علم ہیں، اور ایک محقق ژن ژانگ، مضمون کے متعلقہ مصنف ہیں۔ اس تحقیق کو چین کی نیشنل نیچرل سائنس فاؤنڈیشن اور چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے کلاس اے اسٹریٹجک پائلٹ پروگرام نے مشترکہ طور پر فنڈ کیا تھا۔
متعلقہ نتائج اور لنک درج ذیل ہیں:
Ge, Y., Li, L., Xi, S., Zhang, Y., Luan, Z., and Zhang, X., 2023, 25 سے 400 ڈگری کے درمیان 13CH4 اور 12CH4 کے درمیان رامان سپیکٹرل خصوصیات اور مقداری طریقوں کا موازنہ اور 50 سے 400 بار: سپیکٹروچیمیکا ایکٹا حصہ A: مالیکیولر اور بائیو مالیکولر سپیکٹروسکوپی، صفحہ۔ 123380۔
تصویر 1 مختلف درجہ حرارت اور دباؤ میں 13CH4 اور 12CH4 کی خصوصیت والی چوٹیوں کی نصف اونچائی اور پوری چوڑائی۔
تصویر 2 OH موڑنے والے وائبریشنل بینڈز (a) اور پانی کے اسٹریچنگ وائبریشنل بینڈز (b) پر مبنی 13CH4 اور 12CH4 کے رمن مقداری کیلیبریشن ماڈل
