রাসায়নিক বিক্রিয়াকে আমরা সাধারণত বিক্রিয়ার শুরু আর শেষের হিসেব দিয়েই বুঝি, কিন্তু আসল রোমাঞ্চ লুকিয়ে থাকে এর মধ্যবর্তী অতি ক্ষণস্থায়ী মুহূর্তগুলোতে। ঠিক এই মুহূর্তটিতেই বিজ্ঞানীরা প্রথমবারের মতো এক অভাবনীয় দৃশ্যপট ক্যামেরাবন্দি করেছেন, যেখানে দেখা গেছে কীভাবে অণুর ভেতরে ইলেকট্রনের রূপান্তরের সঙ্গে সঙ্গে তার চারপাশের পানির অণুগুলোও নিখুঁতভাবে নিজেদের পুনর্বিন্যাস করে। যুক্তরাষ্ট্রের প্যাসিফিক নর্থওয়েস্ট ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (PNNL) এবং এসএলএসি ন্যাশনাল এক্সিলারেটর ল্যাবরেটরিসহ বেশ কয়েকটি প্রতিষ্ঠানের গবেষকদের যৌথ এই গবেষণাটি বিজ্ঞানের এক নতুন দুয়ার খুলে দিয়েছে।

তাঁদের এই গবেষণার মূল কেন্দ্রবিন্দু ছিল প্রোটন-কাপলড ইলেকট্রন ট্রান্সফার বা পিসিইটি (PCET); যেখানে ধনাত্মক প্রোটন এবং ঋণাত্মক ইলেকট্রনের স্থানান্তর ঘটে যৌথভাবে। উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণ থেকে শুরু করে প্রাণীর শক্তি উৎপাদন কিংবা কৃত্রিম ক্যাটালিস্ট, ফুয়েল সেল ও ফ্লো ব্যাটারির মতো আধুনিক শক্তি-প্রযুক্তির জন্যে এই প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত মৌলিক ও জরুরি। এই জটিল প্রক্রিয়াকে বুঝতে গবেষকেরা বিশেষ রুথেনিয়াম-ভিত্তিক অণু ব্যবহার করেন, যা আলো পেলেই অম্লীয় পরিবেশে প্রোটন গ্রহণ করে। এই ছোট্ট পরিবর্তনটির সঙ্গেই বদলে যায় অণুর চারপাশের পানির অণুগুলোর গোটা নেটওয়ার্ক।

এই অতিদ্রুতগতির ঘটনা নিখুঁতভাবে ধরতে গবেষকেরা ব্যবহার করেছেন এসএলএসি-র লিন্যাক কোহেরেন্ট লাইট সোর্স (LCLS)-এর মতো শক্তিশালী এক্স-রে সুবিধা। আল্ট্রাফাস্ট এক্স-রে অ্যাবজরপশন স্পেকট্রোস্কপি এবং টাইম-রসলভড এক্স-রে স্ক্যাটারিংয়ের সাহায্যে তাঁরা যেমন ইলেকট্রনের ভেতরের নড়াচড়া পর্যবেক্ষণ করেছেন, তেমনি কোয়ান্টাম কেমিস্ট্রি ও মলিকিউলার ডাইনামিক্স সিমুলেশনের মাধ্যমে পুরো প্রক্রিয়াটির একটি পূর্ণাঙ্গ চিত্র দাঁড় করিয়েছেন। সবচেয়ে বড় কথা, এই গবেষণায় স্পষ্টভাবে প্রমাণিত হয়েছে যে রাসায়নিক বিক্রিয়ায় পানি কেবল নিষ্ক্রিয় কোনও ‘দ্রাবক’ হিসেবে বসে থাকে না, বরং এটি সক্রিয়ভাবে শক্তি স্থানান্তর ও বিক্রিয়ার গতিপথ গঠনে অংশ নেয়।

যদিও এক্স-রে-র সীমাবদ্ধতার কারণে বিজ্ঞানীরা সরাসরি প্রোটনটিকে দেখতে পাননি, তবে ইলেকট্রনিক পরিবর্তন এবং পানির সামগ্রিক পুনর্বিন্যাস মিলিয়ে তারা প্রোটন-ইলেকট্রন-পানির এই সমন্বিত গতিবিধির রহস্য নিখুঁতভাবে ভেদ করেছেন। এতদিন আলাদাভাবে দেখা হলেও একই ফ্রেমে অণুর ইলেকট্রনিক রূপান্তর এবং চারপাশের পানির পরিবর্তন দেখার এই সাফল্য ভবিষ্যতে আরও উন্নত ক্যাটালিস্ট, ফুয়েল সেল এবং শক্তি-রূপান্তর প্রযুক্তি তৈরির পথ প্রশস্ত করবে।

প্রকৃতির মৌলিক রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলো কেবল বিচ্ছিন্ন কোনও অণুর ভেতরে ঘটে না, বরং অণু, ইলেকট্রন, প্রোটন আর পানির এই অদৃশ্য নেটওয়ার্কের সম্মিলিত নিখুঁত জাদুকরি খেলাতেই জীবন ও বিজ্ঞানের চাকা সচল থাকে।