நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 2 – நேனோ வரலாறு – பகுதி 2 – சமீப நூற்றாண்டுகளில்

nano-book-fig-11857 – மைக்கெல் ஃபேரடே (Michael Faraday) கூழ்ம நிலையில் ‘ரத்தின’ தங்கம் (‘ruby’ gold) எனப்படும் பொருளைக் கண்டுபிடித்தார்.

நேனோ துகள்களாய் தங்கம் இருக்கையில், அதன் நிறம் மஞ்சளன்று. இளஞ்சிவப்பு. ஏன் என்று வரும் கட்டுரையில் விளக்குவோம். முக்கியமாக, ஃபேரடேவும் தான் நேனோ-பொருள் செய்கிறோம் என்று அறிந்து செய்யவில்லை. பரிசோதனையில் எதிர்பாராமல் நிறம் மாறும் தங்கத்துகள்களைக் கண்டார். ஏன் நிறம் மாறுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்கான இயற்பியல், வேதியியல் அறிவு அவர் நூற்றாண்டில் உருவாகவில்லை.

1936 – எட்வின் முல்லர் (Edwin Müller), ஸீமன்ஸ் ஆய்வுச்சாலையில், ஃபீல்டு எமிஷன் மைக்ராஸ்கோப் எனும் மேம்பட்ட நுண்ணோக்கியைக் கட்டினார். அணுவிற்கு அருகே சென்று பார்க்க முடிந்தது.

1947 – ஜான் பார்டீன், வில்லியம் ஷாக்லி, வால்டர் பிராட்டெய்ன் ஆகியோர் பெல் லேப் ஆய்வுச்சாலையில், மின்னணுவியல் துறையைப் புரட்டிப்போடப் போகும் டிரான்ஸிஸ்டர் என்னும் அரைமின்கடத்தியை (செமிகண்டக்டர்) கண்டுபிடித்தனர்.

1950 – விக்டர் லா மெர், ராபர்ட் டெனிகர் இருவரும் ஓரின அணுக்கூட்டணியின் நிலையான கூழ்மம் தயாரிக்கும் செய்முறையைக் கண்டுபிடித்து சீர்செய்தனர். எழுதும் தாள், பெயிண்ட் போன்றாவற்றில் நேனோ-துகள்களாலான எளிமையான கூழ்மப் பரப்புகள் உருவாயின.

1951 – எட்வின் முல்லர் (Edwin Müller) தன் நுண்ணோக்கியை மேலும் உன்னதப்படுத்தி, கூர்மையான டங்ஸ்ட்டன் முனையின் பரப்பில் அணுக்களின் அணிவரிசையை படம் பிடித்துக் காட்டினார்.

1956 – ஆர்த்தர் வான் ஹிப்பல் (Arthur von Hippel) அமெரிக்காவின் எம்.ஐ.டி. பல்கலைகழகத்தில் அணுக்கூட்டணிகளின் பொறியியல் (மாலிகியுலர் இன்ஜினியரிங்) என்னும் துறையின் பல கருத்தாக்கங்களைக் கண்டறிந்து நிறுவினார்.

1958 – ஜாக் கில்பி (Jack Kilby) டெக்ஸாஸ் இன்ஸ்ட்ருமெண்ட்ஸ் நிறுவனத்தில் முதன்முதலாக ஒருங்கிணைந்த மின்னிணைப்பு (intergrated circuit) ஒன்றை உருவாக்கினார். இதற்காக 2000 இல் நோபல் பரிசு பெற்றார்.

1959 – ரிச்சர்ட் ஃபேய்ன்மன் (Richard Feynman) ‘கீழே நிறைய இடமுள்ளது’ என்னும் தலைப்பில் பிரசித்தியான தன் உரையை நிகழ்த்தினார். நேனோ-டெக்னாலஜி துறையைப் பறைசாற்றினார்.

1965 – கணினி சில்லுகள் செய்யும் இண்டெல் நிறுவனத்தைத் துவங்கிய ஒருவரான கார்டன் மூர் (Gordon Moore), மின்னனுவியல் துறையில் புரட்சி செய்யப்போகும் கருத்தாக்கமான தன் ‘மூர் விதியை’ வெளியிட்டார். விதியின் கூற்றை ஏற்கெனவே முதல் பகுதியில் பார்த்தோம்.

சிலிக்கன் சில்லின் அதே பரப்பளவில் முன்னைக்காட்டிலும் இருமடங்கு கன-அளவு எண்ணிக்கையில் மின்னிணைப்புகள் வைக்கமுடியும் என்பதால், சில்லின் திறன் பன்மடங்காய் பெருகும் என்று அனுமானிக்கலாம். இதுதான் கடந்த ஐம்பது வருடங்களாய் நிகழ்ந்து வருகிறது. இதைச் சாதிப்பதற்கு செமிகண்டக்டர்களை நேனோ-அளவிற்கு இன்று சுருக்கிவிட்டோம்.

1974 – நொரியோ தனிகுசி (Norio Taniguchi) டோக்கியோ பல்கலைக்கழகத்தில் அணு-அளவில் பொருளின் அளவுகளை செதுக்கிச் சீராக்குவதற்குத் தேவையான தேர்ச்சியை விளக்க ‘நேனோ-டெக்னாலஜி’ என்னும் சொல்லை முதன்முதலாய் உருவாக்கினார்.

1981 – கெர்ட் பின்னிக் (Gerd Binnig), ஹைன்ரிச் ரொரெர் (Heinrich Rohrer) இருவரும் சூரிச் ஐபிஎம் நிறுவனத்தில், “ஸ்கேனிங் டன்னலிங் மைக்ரோஸ்கோப்” என்னும் அதி-நுண்ணோக்கியை உருவாக்கினார்கள். இதற்காக 1986 ஆம் வருடம் நோபல் பரிசை வென்றனர். விஞ்ஞானிகள் ஒரு அணுவை மிக அருகில் தரிசிக்கும் பாக்யம் பெற்றார்கள்.

1981 – ருஷ்யாவின் அலக்ஸை எகிமோவ் நேனோ அளவுகளில் படிகமாய் உள்ள, செமிகண்டக்டர் குவாண்டம் பொட்டுகளைக் கண்ணாடி அணிவரிசைக்குள் உருவாக்கினார். இவற்றின் குணங்களையும் ஆய்ந்தறிவித்தார்.

1985 – அமெரிக்க ரைஸ் பல்கலைகழகத்தில் ஹெரால்ட் குரோட்டோ, ஷான் ஓ’பிரெய்ன், ரிச்சர்ட் ஸ்மாலி மூவரும் ‘பக்மினிஸ்டர்ஃபுலரீன்’ என்னும் வேதியியல் பொருளை சோதனைச்சாலையில் கண்டுபிடித்தார்கள். பக்கி-பால் என செல்லமாய் அழைக்கப்படும் இது, நேனோ-அளவில் கரி அணுக்களினால் ஆன உருண்டை. இவர்களுக்கு 1996 ஆம் வருடம் நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது.

1985 — பெல் நிறுவனத்தின் லூயிஸ் ப்ரஸ் (Luis Brus) கூழ்ம நிலையிலுள்ள நேனோ படிகங்களைக் கண்டுபிடித்தார். இதற்காக 2008இல் நோபல் வென்றார்.

1986 – கால்வின் குவாடே (Calvin Guate) கிரிஸ்டாஃப் ஜெர்பர் (Christoph Gerber) ஆகியோருடன் இணைந்து கெர்ட் பின்னிக் (Gerd Binnig) “அட்டாமிக் ஃபோர்ஸ் மைக்ராஸ்கோப்” என்னும் அதிநுண்ணோக்கியை உருவாக்கினார். அணு அருகில் சென்று பார்க்கமுடிவதையும் கடந்து, அந்த நேனோ அளவுகளில் விசையை அளக்கவும் சாத்தியமாயிற்று.

1989 – டான் ஐக்ளர் (Don Eigler), எர்ஹார்ட் ஷ்வைஸர் (Erhard Shweizer) ஐ.பி.எம்.மின் ஆய்வுச்சாலையில் முப்பத்தைந்து ஸெனான் மூலக்கூறின் அணுக்களை நேனோ அளவையில் தட்டிக் கொட்டி IBM என்று எழுதிக்காட்டினார்கள். அரிசியில் தாஜ்மஹால் வரைவதைப்போல.

நொரியோ தனிகுசி 1974இல் குறிப்பிட்ட அணுக்கள் அளவில் பொருட்களின் வடிவை செதுக்கும் தொழில்நுட்பத்தை அடையப் பெற்றதற்கான அறிகுறி எனக் கொள்ளலாம்.

1990-களில் – நேனோஃபேஸ் டெக்னாலஜிஸ், சைவக்ஸ், நேனோ டெக்ஸ், போன்ற முதல் நேனோ-டெக் நிறுவனங்கள் அமெரிக்காவில் உதித்தன.

1991 – சுமியோ ஐஜிமா NEC நிறுவனத்தில் நேனோ-கரி-குழாய் (CNT – Carbon Nano Tubes) என்னும் அணுக்கூட்டணி வடிவை உருவாக்கினார். ஐஜிமா 2008இல் காவ்லி நேனோ-அறிவியல் பரிசை இதற்காகப் பங்கிட்டுக்கொண்டார்.

1992 – நேனோ அளவில் வடிவமைக்கப்பட்ட படிக இயைபூக்கிகளை (nanocrystalline catalytic materials) கிரெஸ்ஜெ (C. T. Kresge) மோபில் ஆயில் நிறுவனத்தில் உருவாக்கினார். இவை இன்று எண்ணை சுத்திகரிப்பு மட்டுமின்றி, நீர் சுத்திகரிப்பிலும், மருந்துகளை நுண்மையாக நம் உடம்பினுள் எடுத்துச்செல்லவும் உபயோகமாகிறது.

1993 – குவாண்டம் பொட்டுகளை கட்டுப்பாடாக உருவாக்கும் முறை கண்டறியப்பட்டது.

1999 – கார்னெல் பல்கலைகழகத்தில் அயர்ன் கார்பொநில் என்னும் மாலிக்கியுலை கட்டமைத்து, நேனோ அளவிலான அணுக்கூட்டணியை கீழிலிருந்து மேலாகக் (bottom-up) கட்டமைக்கமுடியும் என்பதை நிறுவினார்கள்.

1999 – சாட் மிர்கின் (Chad Mirkin) புதிய வகையான மின் பேனாவினால் சிலிக்கன் பரப்பில் மின்னிணைப்பை நேனோ அளவில் ‘எழுதி’, “நேனோ லித்தோகிராஃபி” எனப்படும் வழிமுறையை நிறுவினார்.

அதுவரை ‘மைக்ரோ லித்தோகிராஃபி’ என்று மைக்ரான் அளவில் (மில்லிமீட்டரில் ஆயிரம் பங்கு) செய்துவந்த மின்னிணைப்பு ஒருங்கிணைப்புகள், அதனினும் ஆயிரம் மடங்கு குறைவான அளவுகளில் செய்யமுடிந்தது. ஸெமை கண்டக்டர்களை பொறுத்தமட்டில் மேற்கூறிய மூர் விதியை நிலைநாட்டும் நேனோ-தொழில்நுட்பம் உருவானது.

2000-களில் – நேனோ-தொழில்நுட்ப உதவியுடன் தயாரான நுகர்பொருட்கள் சந்தையில் வரத்துவங்கின.

நேனோ-தொழில்நுட்பத்தினாலான கீறல்கள் விழாத லேசான கார் பம்பர்கள், நீண்ட தூரம் நேராகச் செல்லும் கோல்ஃப் பந்துகள், விறைப்பான டென்னிஸ் மட்டைகள் (அடித்தால் பந்து முன்னைக்காட்டிலும் வேகமாய்த் திரும்பிச்செல்லும்), முன்னைக்காட்டிலும் நன்றாக வளைந்துகொடுக்கும் பேஸ்பால் மட்டைகள், நேனோ-வெள்ளி உபயோகிப்பதால் நுண்கிருமிகள் அண்டாத காலுறைகள் (துவைக்காமல் போட்டால், நாற்றம் முன்பிருந்த அளவேதானாம்), முன்னைவிட சிவப்பழகைக் கூட்டும் களிம்புகள், சுருங்காமல், அழுக்கு ஒட்டாமல் சட்டைகள், சுருக்க மின்-புத்துயிர் பெற்றுவிடும் பாட்டரிகள், அதிக நுட்பமாய் தெரியும் தொலைக்காட்சி மின்-திரைகள் (காட்சிகளின் தராதரம் அதே தரமே), டிஜிட்டல் கேமிராக்கள், அலைபேசிகள்…இப்படிப் பட்டியல் நீளும்.

2000 – அமெரிக்க ஜனாதிபதி க்ளிண்டன், நேஷனல் நேனோடெக்னாலஜி இனிஷியேட்டிவ் என்பதைத் துவக்கி, நேனோ- துறையில் ஆராய்ச்சிக்கான மான்யத்தை பன்மடங்கு பெருக்கினார்.

2003 – நவோமி ஹலாஸ் (Naomi Halas) குழுவினர் ரைஸ் பல்கலைகழகத்தில் நேனோ-அளவில் தங்கக் கூடுகளைத் தயாரித்தனர்.

அகச்சிவப்புக் கதிர்களின் ‘டார்ச்’ விளக்கில் கவனிக்கையில் இக்கூடுகளின் அளவைக் கூட்டிக் குறைக்கமுடிந்தது. நம் உடலில் வேறுபகுதியில் உள்ள சாதாரண சதையைக் காட்டிலும், கான்சர் நோய்க் கட்டிகள் இந்த நேனோ கூட்டினாலான தங்கத்தை அதிகமாக உறிஞ்சின. இரண்டையும் கூட்டி, இன்று கான்சர் அறிகுறிக்கு இக்கூட்டுத்துகள்களை நம் உடலில் செலுத்தி, அகச்சிவப்பு ‘டார்ச்சு’ விளக்கில் உடலை நோக்கினால், இத்துகள்கள் தங்கி ‘ஒளிரும்’ இடங்களை கான்சர் பாதித்துள்ளது தெரிந்துவிடும். எண்டோஸ்கோப்பி போல் உடலில் கண்ட இடங்களில் கருவிகளை நுழைத்துத் துன்புறுத்தத் தேவையில்லை.

2005 – எரிக் வின்ஃப்ரீ (Erik Winfree) பால் ரோத்மண்ட் (Paul Rothemund) இருவரும் கலிஃபோர்னியா தொழில்நுட்பக் கழகத்தில் கட்டளைக்கேற்றவாறு தானே கட்டமைத்துகொள்ளும் (algorithmic self-assembly) மரபணு- சார்ந்த கணினி-இயலுக்கான அடிப்படைகளை நிறுவினார்கள். இவ்வகைக் கணினிகளில் கட்டளைகள், செயல்பாடுகள் யாவும் வளர்த்தெடுக்கப்படும் நேனோ-படிகங்களில் உறையும்.

2006 – ஜேம்ஸ் டூர் (James Tour) குழுவினர், ரைஸ் பல்கலையில் நேனோ அளவிலான ‘கார்’ செய்தனர். ஃபீனைல் எத்திலீன் ‘உடம்பு’, ஆல்கைனைல் அச்சு, நாலு பக்கி-பந்து உருண்டைகளினாலான சக்கரங்கள், இதான் வண்டி. இழுப்பதற்கு நேனோ இன்ஜினோ மாடுகளோ கிடையாது. சூட்டினால் தன்னிச்சையாக இழுக்கப்படும்.

இந்த வண்டியிருக்கும் பரப்பைச் சூடுபடுத்துகையில், நேனோ கரி-பந்துகள் சூட்டின் ஆற்றலைப் பெற்றுக் குதித்து ‘உருள’த்துவங்கும். அதை அதி-நுண்ணோக்கியில் உறுதிப்படுத்திக் செய்துகொண்டனர்.

இவ்வாறு 300 டிகிரிக்கு மேல் சூடாக்கிய வண்டியின் வேகத்திற்கு ஈடு கொடுக்கமுடியாமல், அதி-நுண்னோக்கிகள் படம் பிடிக்கமுடியாமல் கோட்டை விட்டனவாம்.

2007 – ஏஞ்சலா பெல்செர் (Angela Belcher) குழுவினர் அமெரிக்க எம்.ஐ.டி.யில் மனிதர்களுக்கு ஊறு விளைவிக்காத வைரஸ் நுண்ணுயிர்களை வைத்து, லித்தியம்-அயான் பேட்டரிகளை செய்துகாட்டினர். புழக்கத்திலுள்ள பேட்டரிகளின் ஆற்றல் திறனொத்தே இவையும் செயலாற்றியது ஆச்சர்யம். சூழல் கெடாமல் பேட்டரிகள் இவ்வகையில் செய்யலாம் என்பதுவரை அனுமானிக்க முடிகிறது. வருங்காலத்தில் இத்துறை எங்கு செல்லும் என்பது புரியவில்லை.

2010 – ஐ.பி.எம். நிறுவனம் சில நேனோமீட்டர்கள் தடிமனே கொண்ட உலகின் ‘அதிகூர்மையான’ முனையை உருவாக்கினார்கள். இதை உபயோகித்து, ஒரு சிலிக்கன் பரப்பின் மீது, சில அணுக்கள் தடிமனுள்ள (15 நேனோ மிட்டர்களே) இழைகளைச் செதுக்கி மின்னிணைப்பு வரைபடம் செய்துகாட்டினர். நேனோ உளி வைத்து செதுக்கிய சிலிக்கன் சிற்பம்.

2009-2010 – நேட்ரியன் சீமான் (Nadrian Seeman) தன் குழுவினருடன் நியூயார்க் பல்கலைக்கழகத்தில் மரபணுவைப் போன்ற முப்பரிமாணத்தில் தன்னிச்சையாக உருவாக்கிக்கொள்ளமுடிந்த நேனோ-ரோபாட்டுகளை சோதனைச்சாலையில் செய்துகாட்டினார்.

மரபணுவின் உப-பிரிவு அணுக்கூட்டணிகளை, முன் திட்டமிட்டபடி ஒரு கறாரான அணிவரிசையில் தனித்தனியே வைத்தால், அவை நுனிகளில் ஏற்படும் ஈர்ப்பு, எதிர்ப்பு விசைகளினால், தன்னிச்சையாகச் சேர்ந்துகொண்டு, முப்பரிமாண மரபணு வடிவை அடைகின்றதைச் செய்துகாட்டினார். இதற்காக “காவ்லி நேனோடெக் பரிசு” பெற்றார்.

2013 – ஸ்டான்ஃபோர்ட் பல்கலைகழக ஆய்வாளர்கள் நேனோ கரி-குழாய்களை மின்னிணைப்புகளாய் கொண்ட உலகின் முதல் கணினியைக் கட்டியுள்ளதாக அறிவித்துள்ளனர்.

2015 — ???

*