நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 1 – பகுதி 2

காப்பியில் சர்க்கரை போட்டுக் குடிப்பவரா நீங்கள்? உங்களை நேனோ-திரவம் (nano-fluid) பருகுகிறவர் எனலாம். சென்ற நூற்றாண்டின் துவக்கத்தில் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் தனது முனைவர் பட்ட ஆய்வறிக்கையில் சர்க்கரைத் துகள்கள் நீரில் கரைகையில், அவை நேனோ-மீட்டர் அளவில் நுண்-துகள்களாகிவிடும் என்றாராம். இருபதாண்டுகள் முன்னர் அமெரிக்காவில் அடித்த நேனோ-ஜுரத்தில், கொழிக்கும் ஆராய்ச்சி மான்யத்தில் தங்களுக்கும் ஒரு பங்கு கிடைப்பதற்காக, தாங்கள் ஆராய்ந்துகொண்டிருக்கும் எதற்கு முன்னாலும் நேனோ- எனும் அடைமொழியை சேர்த்துக்கொண்டு பல ஆய்வாளர்கள் பரிசில் கேட்க முற்பட்டார்கள். உதாரணமாக, பொருளறிவியல் (மெட்டீரியல் சயன்ஸ்) அறிவியல் பிரிவில் நுண்ணோக்கி வழியே உலோக அலோகங்களை நோக்கியவர்கள் தலைநிமிர்த்தி, நாங்கள் நேனோ-அளவில் பொருட்களை பலவருடங்களாக ஆராய்ந்துகொண்டிருக்கிறோம், மேலும் நிதி நேனோ-பரிசிலில் இருந்து தேவை என்றார்கள்.

வழக்கமான பூதக்கண்ணாடியை விடுத்து, அதி-நுண்னோக்கி வழியே கைரேகையை பார்த்தாலும் நேனோ-அளவில் தெரியும். அதற்காக ஜோஸ்யகாரர்கள் நம் எதிர்காலத்தை நேனோ-அளவில் துல்லியமாகக் கணிக்கிறார்கள் அவர்களுக்கு கொடுப்பதில் மேலும் ஏதாவது போட்டுக்குடுக்க வேண்டும் என்று சொன்னால் கேட்போமா? அதைப்போலத்தான் இவ்வகை நுண்னோக்கி வழி நேனோ-வும்.

நிஜமாகவே நேனோ-மீட்டர் அளவுகளில் குவாண்டம் இயற்பியல், சார்பியல் கோட்பாட்டின் பாதிப்புகள் எனப் புதிய விளைவுகள் தோன்றுவதையோ, நேனோ-மீட்டர் அளவில் அணுக்கூட்டணிகளில் மாற்றங்கள் செய்வதால், புதிய பொருட்களோ (நேனோ-கரிக் குழாய்கள், கிராஃபீன் போல்), பழைய பொருட்களில் புதிய குணங்களோ (நேனோ-காம்போஸிட்டுகள் போன்றவை) தோன்றுவதையே நேனோ அறிவியல் எனலாம்.

நேனோ-திரவம் என்பதை நேனோ-அறிவியலின் கண்டுபிடிப்பு என்று ஒப்புக்கொள்வது கடினம். நேனோ-அளவிலுள்ள உலோகத் துகள்களை ஒரு திரவத்தில் சேர்த்து, அது கரையாமல் கூழ்ம (colloid) வடிவில் ஊசலாடிக்கொண்டிருப்பதை நேனோ-திரவம் என்றார்கள். நேனோ-துகள் அற்ற இதன் தாய் திரவத்தைக் காட்டிலும் இந்த நேனோ-திரவம் சில குணங்களில் மேம்படுவதாய் (உதாரணம்: அதி-வெப்பக்கடத்தியாக) எதிர்பார்ப்பு. நேனோ-திரவம் பற்றி தனிக்கட்டுரையில் விளக்குவோம். பொதுவில், இவற்றில் ஓரிரண்டு பிழைத்தாலும், பல நேனோ-திரவங்கள் சடுதியில் கூழ்ம-நிலையிழந்து – ஆராய்ச்சி மான்யம் கரைந்ததும் – கரைசல்களாயின, சக்கரை போட்ட காபி போல.

இவையெல்லாம் அசல் நேனோ இல்லை; நேனோ- ஒப்புக்குச் சப்பாணிகள்.

*

ஒரு தொழில் நகரத்தை மனத்தில் கொள்ளுங்கள். சென்னை போன்று அழுக்கானதோ, ஆஸ்லோ (Oslo) போன்று பெருஞ்செலவாளியானதோ, ஏதோ ஒன்று.

அந்நகரத்தின் போக்குவரத்து என்றால், பஸ்களில் பெட்ரோல், டீஸல் போன்ற எரிபொருளுக்கு மாற்றாய் இன்று எரிமின்கலன்கள் (fuel cells) வந்துள்ளது. இக்கலன்களில் நேனோ-மீட்டர் அளவுகளில் நுண்துளைகள் கொண்ட போரஸ் (porous) பொருளினால் ஆன எலக்ட்ரோடுகள் உள்ளன. ஹைப்ரிட் கார்கள் என்னும் ஊர்திகளில் லித்தியம்-அயான் பாட்டரிகளில் பயன்படுவதும் நேனோ-துளைகள் கொண்ட கேத்தோடுகளே. எரிமின்கலன்களில் தேவையான ஹைட்ரஜன் எரிபொருளை, ‘பெட்ரோல் பங்க்’ போல ஹைட்ரஜன் மண்டிகளில் நேனோ-அளவில் நுண்துளைகளுடைய உலோகங்களில் (nano-porous metal-hydride bed) சேமித்துவைத்திருப்பார்கள்.

வாகனங்களில் உராய்வையும், மற்றும் சேதாரத்தையும் குறைக்க, நேனோ-அளவில் வடிவ மாற்றங்களைக் கொண்ட திடமான பூச்சுகளும் உறைகளும் இன்ஜின் பியரிங் (engine bearing) முதல் பல இயந்திர சாதனங்களில் வழங்கப்பட்டுள்ளன. கரி எண்ணெய் எரித்து, மின்சாரம் தயாரிக்கும் ஆற்றல் ஆலைகளில் சுற்றும் டர்பைன்களில் நேனோ-அளவில் வடிவ மாற்றங்களுடன் வெப்பப் பரிமாற்றத்தை (heat transfer) அதிவிரைவாக்கும் ‘போரஸ்’ பூச்சுக்கள் இருக்கும். டர்பைன் பிளேடுகளை குளிரவைப்பது முக்கியம். இல்லையேல் சூடான நீராவி தொடர்ந்து படருவதால், அவை உருகிவிடும்.

மேலும், ஆற்றல் ஆலைகளில் வெளிப்படும் கரிம வாயுக்களை, புகைகளை, உறிஞ்சுவதற்கும் அவற்றில் உள்ள கரியைச் சேமிப்பதற்கும், நேனோ-துளைகள் கொண்ட ஜவ்வினாலான மெகா வடிகட்டிகளும் (precipitators) அவசியம்.

ஆற்றலை மின்சாரமாக வெளிக்கொணர இயங்கும் ஜெனரேட்டர்கள், டிரான்ஸ்ஃபார்மர்கள் போன்ற கருவிகளில் இன்று நேனோ-படிக நிலையிலுள்ள காந்தப்பொருட்கள் பயன்படுகின்றன.

காற்றாலைகள் என்றால், அங்கு சுற்றும் காற்றாடிகளின் பிளேடுகளில் இன்று நேனோ-கரி-குழாய்களை (carbon nano-tubes) மெல்லிய பூச்சுபோல உபயோகித்து அவற்றை உடையாமல் உறுதிபெறச்செய்கிறர்கள். ஆலைகளின் மின்சாரக்கம்பிகள் கூட இன்று இவ்வகையில் மேம்மடுத்தப்பட்டவையே.

சூரியவொளி மின்சாரம் தயாரித்தல் என்றால், சூரியஒளியை உள்வாங்கும் ஃபோடொவோல்டாயிக் கலனில் உள்ள பாலிமர் பூச்சுகள் நேனோ-அளவில் நுட்பமாக வடிவமைக்கப்பட்ட பொருள்களே. கட்டிடங்களை அலங்கரிக்கும் சூரியவொளி கலன்களின் பூச்சுகளில் உள்ள நிறங்களும் நேனோ-வடிவங்களின் வெளிப்பாடே.

நகரின் துறைமுத்தில் நிற்கும் கப்பல்களில் உள்ள மோட்டார்கள் மீ-கடத்திகள் கொண்டு இயங்குபவை. சில மீ-கடத்திகள் நேனோ-அளவில் வடிவ மாற்றங்கள் கொண்டவை.

அலைபேசிகளின் ஆற்றல், தொடுதிரைகளின் மின்திரைகள், உடம்பில் செலுத்தும் அறிவான்கள் (sensors), குறிப்பான்கள் (markers), மருந்து காப்ஸ்யூல்கள் என்று பெரிய பட்டியலே நேனோ-அளவுகளில் மாற்றங்கள் செய்யப்பட்ட வடிவங்களையோ பொருட்களையோ தங்களுள் கொண்டிருப்பவையே.

*

(தொடரும்… மே 2, 2016 திங்கள் கிழமை அன்று)