आईआईटी रुड़की ने इंटेलिजेंट पैकेजिंग के लिए कृषि-अपशिष्ट गन्ना खोई से संरचनात्मक रंग आधारित सेंसर विकसित किए

रुड़की । पॉलिमर और प्रोसेस इंजीनियरिंग विभाग, भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान रुड़की (आईआईटी रुड़की) में प्रोफेसर प्रदीप के माजी और उनकी टीम ने एक अप्रत्याशित प्राकृतिक संसाधन – कृषि-अपशिष्ट गन्ना खोई से संरचनात्मक रंग बनाकर संरचनात्मक रंग-आधारित सेंसर विकसित किए हैं। यह नैनो-सेलूलोज़ से बना एक संरचनात्मक रंग-आधारित स्टिमुलस-रेस्पॉन्सिव सेंसर है जिसका इंटेलिजेंट पैकेजिंग में निहितार्थ है। लैमिनेटेड फिल्मों का रंग एक ‘ काइरुल नीमैटिक लिक्विड क्रिस्टल’ से आता है, जो एक विशिष्ट आणविक सेल्फ-असेंबली है जो दृश्य प्रकाश के विशिष्ट रंगों के साथ चुनिंदा रूप से संपर्क करता है। प्रो माजी ने इस बात पर भी जोर दिया कि कृषि-अपशिष्ट-व्युत्पन्न उत्पाद से विकसित ये सेंसिंग चिप्स विशेष स्टिमुलाई के प्रति प्रतिबिंबित रंग का एक नाटकीय परिवर्तन दिखाते हैं।

आज, फैशन और डिजाइन में रंग के रुझानों में होलोग्राफिक, पियरलेसेंट और इंद्रधनुषी प्रभाव जैसे चमकदार रंग शामिल हैं। पर्यावरण पर भी इनका प्रभाव पड़ता है । गन्ना खोई जैसे नवीकरणीय संसाधनों का उपयोग करके समस्या का समाधान किया जा सकता है। गन्ने की खोई से प्राप्त महत्वपूर्ण संरचनात्मक घटकों में से एक सेल्युलोज है। सेल्युलोज नैनोक्रिस्टल प्राकृतिक संरचनात्मक-आधारित रंगाई की नकल करने के लिए सबसे अधिक प्रासंगिक कच्चे माल के रूप में प्रतिस्पर्धा करता है। इसके अलावा, नैनोसेल्यूलोज निलंबन गैर-विषाक्त है और आसानी से उपलब्ध प्राकृतिक सामग्री से उत्पादित होता है, और यह अपस्केलिंग के लिए बेहद उपयुक्त है। इस संरचनात्मक रंगीन फिल्म को बनाने के लिए खोई को सबसे पहले सेलूलोज़ नैनोक्रिस्टल नामक छोटे सूक्ष्म टुकड़ों में पीसना होता है। इस प्रक्रिया को मानकीकृत स्थितियों के तहत सेल्यूलोज पल्प के कच्चे फाइबर के विरंजन और एसिड हाइड्रोलिसिस के चरणों में विभाजित किया गया है। इसके बाद अंतिम सीएनसी निलंबन को एक लिक्विड क्रिस्टल सामग्री के रूप में व्यवहार करने के लिए केंद्रित किया जाता है जो अद्भुत बायरफ्रिंजेंस (प्रकाश का विभाजन) गुण दिखाता है। कृति की प्रमुख लेखिका सुश्री छवि वर्मा ने कहा कि एक टीम के रूप में, वे संरचनात्मक रंगीकरण दृष्टिकोण को व्यवहार्य और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध बनाने के लिए स्थिरता के अपने निर्धारित लक्ष्यों की ओर आगे बढ़ रहे थे, और इस प्रकार रसायन आधारित रंगों और पिगमेंट के उपयोग को कम कर रहे थे।
बायो-ऑप्टिकल इंजीनियरिंग और इंटेलिजेंट पैकेजिंग में निहितार्थ वाली संभावित सामग्री के रूप में फोटोनिक फिल्म का यह पहला प्रदर्शन है। समग्र फिल्मों ने एस्चेरिचिया कोलाई बैक्टीरिया के लिए मध्यम जीवाणुरोधी गतिविधि के साथ अच्छे दृश्य रंग-संवेदन गुण प्रदर्शित किए। शोध कार्य हाल ही में एसीएस एप्लाइड नैनो मैटेरियल्स में प्रकाशित किया गया है (https://doi.org/10.1021/acsanm.2c05177) ।

प्रोफेसर के के पंत, निदेशक, आईआईटी रुड़की ने इस विचार को स्वीकार किया और कहा, “पर्यावरण के अनुकूल उत्पादों और सेवाओं के लिए दबाव बढ़ने के साथ, पर्यावरण के अनुकूल पैकेजिंग विकल्पों की मांग आसमान छू गई है। पर्यावरण के अनुकूल जैव-प्रेरित उत्पाद विकसित करने का यह दृष्टिकोण संभावित रूप से सिंथेटिक सेंसर के विकल्प के रूप में विकसित हो सकता है।”

प्रोफेसर प्रदीप के माजी, पॉलिमर और प्रोसेस इंजीनियरिंग विभाग, आईआईटी रुड़की ने प्रकाश डाला, “तैयार सेंसर रासायनिक उत्तेजनाओं के जवाब में अलग-अलग रंग उत्पन्न करते हैं और बहुत पतली फिल्में हैं, अतः न्यूनतम सामग्री का उपयोग होता है। इंटेलिजेंट पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए मजबूत यांत्रिक स्थिरता वाली एक लैमिनेटेड संरचना बनाने हेतु इन फिल्मों को बायोपॉलिमर्स की परतों के बीच इंटरलॉक किया गया था।