स्क्विड का जादू? पारदर्शी से इंद्रधनुषी तक ― स्क्विड की "क्षणिक परिवर्तन कोशिकाएं" खोल रही हैं प्रकाश का भविष्य

1. परिचय──गहरे समुद्र का ड्रेस कोड

　विद्रूप (स्क्विड) समुद्री जीवों में से एक है जो "रूपांतरण" में अत्यंत कुशल है। जब यह खतरे को महसूस करता है, तो यह तुरंत पारदर्शी हो जाता है और शिकारी की नजरों से बच जाता है। जब यह अपने साथियों के साथ संवाद करता है या प्रेमालाप करता है, तो इसकी त्वचा पर इंद्रधनुषी तरंगें दौड़ती हैं, और यह रंगीन पैटर्न के माध्यम से संदेश भेजता है। इस प्रक्रिया के पीछे दो प्रकार की रंग उत्पन्न करने वाली प्रणालियाँ होती हैं। एक है "क्रोमैटोफोर" (रंजक थैली) जो पीले, लाल, काले आदि रंगों के रंजक को शामिल करता है, और दूसरा है "इरिडोफोर" (संरचनात्मक रंग कोशिका) जो प्रकाश के हस्तक्षेप का उपयोग करके रंग उत्पन्न करता है। इस लेख में, हम इरिडोफोर में छिपी नैनोस्केल संरचना को दुनिया में पहली बार 3D में उजागर करेंगे और इस ज्ञान के आधार पर एक बहु-कार्यात्मक फोटोनिक फिल्म का प्रोटोटाइप तैयार करने वाले नवीनतम अनुसंधान को, सोशल मीडिया की प्रतिक्रियाओं के साथ विस्तार से प्रस्तुत करेंगे।

2. अनुसंधान की पृष्ठभूमि──“रिफ्लेक्टिन” नामक रहस्यमय प्रोटीन

　इरिडोफोर के अंदर "रिफ्लेक्टिन" नामक विशेष प्रोटीन उच्च घनत्व में मौजूद होता है। रिफ्लेक्टिन की उपस्थिति 1950 के दशक में रिपोर्ट की गई थी और तब से यह केवल विद्रूप, कटलफिश, ऑक्टोपस जैसे कुछ सिरपादों में पाया गया है। यह दुर्लभ अणु है। अणु की सतह पर सकारात्मक और नकारात्मक दोनों चार्ज होते हैं, और फॉस्फोराइलेशन या pH परिवर्तन के कारण इसका आत्म-संयोजन स्थिति गतिशील रूप से बदलता है - यह "तत्काल रंग परिवर्तन" की प्रक्रिया में शामिल होने का अनुमान लगाया गया है। हालांकि, वास्तव में कोशिका के अंदर यह किस प्रकार की त्रि-आयामी संरचना लेता है और किस भौतिक सिद्धांत के तहत यह प्रकाश को नियंत्रित करता है, यह लंबे समय से एक "ब्लैक बॉक्स" था।

3. दृष्टिकोण──3D होलोटोमोग्राफी के माध्यम से पूरी कोशिका की छवि लेना

　इस बार, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, इरविन (UCI) और वुड्स होल समुद्री जीवविज्ञान संस्थान (MBL) की संयुक्त टीम ने कम प्रकाश मात्रा चरण माइक्रोस्कोपी (3D होलोटोमोग्राफी) को अपनाया। यह एक तकनीक है जो जीवित कोशिकाओं में मजबूत फ्लोरोसेंट डाई डाले बिना, अपवर्तनांक के अंतर के आधार पर आंतरिक संरचना का नैनोस्केल पर पुनर्निर्माण कर सकती है। शोधकर्ताओं ने जीवित कैलिफोर्निया विद्रूप (Doryteuthis pealeii) की त्वचा के टुकड़े को निकाला और प्रति एकल वॉल्यूम कुछ सेकंड में 3D डेटा सेट प्राप्त किया। इसके माध्यम से, यह स्पष्ट हो गया कि "रिफ्लेक्टिन प्लेट्स" किस प्रकार से परत दर परत संरेखित होती हैं।

4. खोज──सर्पिल रूप में संरेखित “चल ब्रैग दर्पण”

　विश्लेषण के परिणामस्वरूप, यह पाया गया कि रिफ्लेक्टिन प्लेट्स के रूप में नहीं बल्कि "नैनोकॉलम" के रूप में ढीले सर्पिल (हेलिकल) में संरेखित होते हैं, जो एक अभूतपूर्व संरचना बनाते हैं। प्रत्येक कॉलम की चौड़ाई 200〜400nm है, और सर्पिल की पिच औसतन 1.5μm है। अपवर्तनांक रिफ्लेक्टिन के लिए 1.46 और पानी के लिए 1.33 है, जिससे उच्च कंट्रास्ट उत्पन्न होता है, और यह साइन वेव के रूप में बदलता है जिससे "ब्रैग रिफ्लेक्शन" होता है। जब विद्रूप को तंत्रिका उत्तेजना मिलती है, तो रिफ्लेक्टिन का फॉस्फोराइलेशन स्तर बदलता है→ चार्ज संतुलन बिगड़ता है→ कॉलम के बीच का ओस्मोटिक दबाव बदलता है→ प्लेट्स के बीच की दूरी (d) सिकुड़ती है। कुछ मिलीसेकंड में "d मान" प्रतिवर्ती रूप से परिवर्तनीय हो जाता है, और परावर्तन शिखर दृश्य प्रकाश क्षेत्र (नीला〜लाल) से निकट अवरक्त क्षेत्र तक शिफ्ट होता है। इसे वास्तव में एक जीवित जीव द्वारा निर्मित "चल ब्रैग दर्पण" कहा जा सकता है।

5. बायोमिमेटिक सामग्री का विकास──विस्तार से रंग और अवरक्त दोनों बदलने वाली फिल्म

　संरचना की समझ के साथ ही अनुसंधान का आकर्षक पहलू यह है कि टीम ने रिफ्लेक्टिन जीन को ई.कोलाई में बड़े पैमाने पर व्यक्त किया और निकाले गए प्रोटीन को पॉलीइमाइड सब्सट्रेट पर आत्म-संयोजित करके नैनोकॉलम को पुनः निर्मित किया। इसके अलावा, उन्होंने 10nm के अंतराल पर चांदी की पतली धातु परत डाली, जिससे अवरक्त विकिरण की नियंत्रण क्षमता प्राप्त हुई। प्रोटोटाइप फिल्म 80μm मोटी और लचीली है, और खींचने पर यह हरे→नारंगी→लाल में ग्रेडिएंट परिवर्तन करती है, और सतह का तापमान बढ़ाने पर अवरक्त उत्सर्जन 40% तक कम हो जाता है। 2000 बार मोड़ने के परीक्षण के बाद भी फोटोनिक विशेषताएँ लगभग बरकरार रहीं।

6. अनुप्रयोग क्षेत्र──सैन्य, पर्यावरण और चिकित्सा तक विस्तारित संभावनाएँ

रक्षा छलावरण
　क्योंकि यह दृश्य प्रकाश, निकट अवरक्त और थर्मल विकिरण के तीन क्षेत्रों को एक साथ नियंत्रित कर सकता है, पारंपरिक रूप से अलग-अलग सामग्री के साथ पूरा किए गए "रंग छलावरण" और "थर्मल छलावरण" को एक ही कपड़े के टुकड़े के साथ प्राप्त किया जा सकता है। DARPA ने पहले ही एक पायलट कार्यक्रम शुरू कर दिया है और 2027 में फील्ड परीक्षण की योजना बनाई है।

वियरेबल तापमान नियंत्रण वस्त्र
　बाहरी कार्यकर्ताओं और एथलीटों के लिए, तापमान बढ़ने पर अल्बेडो बढ़ाने और अवरक्त विकिरण को दबाने, और ठंड के समय में इसके विपरीत विकिरण दर बढ़ाने वाले "पैसिव एयर कंडीशनिंग वियर" का विकास प्रगति पर है। अनुमान के अनुसार, यह पूरे शहर में एयर कंडीशनर के ऊर्जा उपयोग को 6〜12% तक कम कर सकता है।

जैविक सेंसर
　दबाव या विस्तार के कारण रिफ्लेक्टिन कॉलम के बीच की दूरी बदलने की विशेषता का उपयोग करके, त्वचा पर लगाने योग्य स्ट्रेन गेज के रूप में रक्तचाप में परिवर्तन और श्वास पैटर्न का वास्तविक समय में विश्लेषण किया जा सकता है। यह ऑप्टिकल है, इसलिए यह विद्युत चुम्बकीय शोर के प्रभाव से कम प्रभावित होता है।

फोटोनिक्स उपकरण
　परिवर्तनीय ब्रैग रिफ्लेक्शन को माइक्रोकैविटी लेजर के प्रतिध्वनि दर्पण में लागू करके, एक वेवलेंथ-ट्यूनिंग लेजर को बिना रखरखाव के निर्मित करने का अनुसंधान शुरू हो गया है। यदि इसे ऑप्टिकल फाइबर के अंदर कोट किया जाता है, तो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र या तापमान के आधार पर वेवलेंथ बदलने वाले "इनलाइन सेंसर" की भी उम्मीद की जाती है।

7. सोशल मीडिया की प्रतिक्रिया──"विज्ञान कथा वास्तविकता के करीब आ रही है"

　जैसे ही यह शोध अमेरिकी पत्रिका Science में प्रकाशित हुआ, *X (पूर्व Twitter)* पर "#SquidSkinTech" ट्रेंड में आ गया। तकनीकी प्रभावशाली व्यक्ति @The_Tradesman1 द्वारा पोस्ट की गई व्याख्या थ्रेड ने 48 घंटों में 31,000 रीट्वीट और 12,000 लाइक्स प्राप्त किए। टिप्पणी अनुभाग में "एलोन मस्क को इसे Starship की बाहरी दीवार पर लगाना चाहिए" जैसे चुटकुलों से लेकर "अगर ऑप्टिकल छलावरण वर्दी वास्तविकता बन गई तो रिपोर्टिंग स्थल का क्या होगा?" जैसे पत्रकारिता क्षेत्र की चिंताओं तक, विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाएँ आईं।

　Reddit के r/science में, शीर्ष टिप्पणी "Reflectin? It's reflecting more than light; it's reflecting my insecurities about camouflage tech!" इस पर 50,000 से अधिक अपवोट प्राप्त हुए। इंजीनियरिंग-उन्मुख चर्चा थ्रेड में "रोल-टू-रोल निर्माण प्रक्रिया की थ्रूपुट को कैसे बढ़ाया जाए" और "आत्म-संयोजन समय को ms→µs में कैसे कम किया जाए" जैसे कार्यान्वयन पहलुओं पर गहन चर्चा सक्रिय है।

8. विशेषज्ञों का दृष्टिकोण──रंग जीवविज्ञान और फोटोनिक्स का संगम

　मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) मीडिया लैब की एसोसिएट प्रोफेसर लेइला डेलावी ने कहा, "जानवरों के रंग विज्ञान और सामग्री विज्ञान के इतने करीब आने के उदाहरण बहुत कम हैं। अगला कदम यह देखना है कि क्रोमैटोफोर और इरिडोफोर तंत्रिका तंत्र में कैसे सहयोग करते हैं और गतिशील पैटर्न बनाते हैं।" इसके अलावा, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के अनुप्रयुक्त भौतिकी विभाग के प्रोफेसर मारियो आरोन ने कहा, "आत्म-संयोजन पॉलीपेप्टाइड सामग्री के रूप में रिफ्लेक्टिन दुर्लभ धातुओं के बिना टिकाऊ है। यदि इसे सिलिकॉन फोटोनिक्स के साथ जोड़ा जाए, तो यह CO₂ उत्सर्जन को काफी हद तक कम करते हुए अगली पीढ़ी के डेटा संचार के लिए ऑप्टिकल स्विच के रूप में कार्य करने की क्षमता रखता है।"

9. व्यावसायीकरण के लिए रोडमैप──मास प्रोडक्शन, लागत, विनियमन

　वर्तमान अनुसंधान प्रोटोटाइप लाइन पर, प्रति वर्ग मीटर लगभग $120 की लागत आती है, लेकिन DARPA और अमेरिकी वायु सेना के अनुदान के साथ, स्टेंसिल प्रिंटिंग + प्लाज्मा पॉलिमराइजेशन को मिलाकर रोल-टू-रोल उत्पादन सुविधा 2026 के अंत तक चालू होने की उम्मीद है। यदि बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जाता है, तो 2028 तक यह लागत $15/㎡ तक कम हो सकती है। नियामक दृष्टिकोण से, चूंकि इसमें जैविक प्रोटीन शामिल है, बायोहाज़र्ड ग्रेड को पास करने वाली आपूर्ति श्रृंखला प्रमाणन की आवश्यकता होगी। इसके अलावा, निर्यात नियंत्रण (ITAR) लागू हो सकता है, और घरेलू और अंतरराष्ट्रीय संयुक्त विकास में लाइसेंस और पारदर्शिता आवश्यक होगी।

10. निष्कर्ष──“समुद्र का जादू” जो प्रकाश का भविष्य बुनता है

　विद्रूप की त्वचा में छिपा हुआ था, मानो एक जीवित माइक्रोमशीन जैसा "चल ब्रैग दर्पण"। पशु व्यवहार विज्ञान की यह बुनियादी वैज्ञानिक खोज, सैन्य छलावरण, ऊर्जा दक्षता, चिकित्सा सेंसर, और यहां तक कि संचार फोटोनिक्स के लिए अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला खोलती है। समुद्री जीवों ने लाखों वर्षों में विकसित की गई "तत्काल रंग परिवर्तन" की यह जीवित रहने की तकनीक, जलवायु संकट और संसाधन कमी का सामना कर रही मानवता के लिए वास्तव में भविष्य को रोशन करने वाला संकेत हो सकती है। अगली बार परिवर्तन विद्रूप के रंग में नहीं, बल्कि हमारे पूरे जीवन में हो सकता है।

संदर्भ लेख