நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 6 – நேனோ தொழில்நுட்பம்: தொட்டால் தொடுதிரைப் பூ மலரும்

கணினி சி.ஆர்.டி. திரையில் தொடங்கி, கடைகளின் பில் போடும் மெஷின், சூதாட்ட ஸ்லாட் மெஷின்கள், பாம் பைலட், ஸ்மார்ட் ஃபோன், அட்டை கணினி என அநேகமாக அனைத்து மின்திரைகளுமே இன்று விரல்களால் தொடுதிரைகளாகிவிட்டது. ஐபாட், ஐஃபோன், ஐ.நா., ஐயா என்று அனைவருமே சற்று அழுத்தினால்தான் விழிக்கிறார்கள்.

நான்கு வெவ்வேறு தொழில்நுட்பங்களைக் கொண்ட தொடுதிரைகள் – (touch screens) சந்தையில் உலவுகின்றன. பிரபலமானவை இரண்டு: ரெஸிஸ்டிவ் டச், கப்பாஸிட்டிவ் டச். இன்ஃப்ராரெட் (infrared), அக்கௌஸ்டிக் (acoustic) என மேலும் இரண்டு வகைத் தொடுதிரைகள் உள்ளன. நேனோ-வுடன் நேரடியாகச் சம்பந்தம் இல்லையென்பதால் இவற்றை இங்கு விளக்கவில்லை.

ரெஸிஸ்டிவ் டச் தான் ஆதியில் (1977 வாக்கில்) தோன்றியது. விலை குறைவு. ரஃப் அண்ட் டஃப். தொடுகிறேன் பேர்வழி என்று அதன்மீது முழங்கையால் தோசை வார்த்தாலும் திரை செயல்படும். ஆறேழு லேயர்கள் கொண்டதால், திரைக்குபின் இருப்பவை (எழுத்து) மங்கலாகத்தான் தெரியும்.

ஆப்பிள் ஐபாடுகளில் வரும் கப்பாஸிட்டிவ் டச் லேட்டஸ்ட். விலை அதிகம். என்.ஆர்.ஐ. மாப்பிள்ளை போல; சற்று மிருதுவாய் கையாளவேண்டும். ஆனால், மெல்லிய சருமத்தினாலாகி (குறைவான லேயர்கள்), திரையினுள் இருப்பது, பளீரென்று தெரியும்.

ரெஸிஸ்டிவ் டச் என்பது அடிப்படையில் ஒரு கண்ணாடிப் பலகை. கணினி இன்னபிற மின் ஊடகங்களின் முகமான (காத்தோட் ரே டியுப்) சீ.ஆர்.டி. அல்லது (லிக்விட் க்ரிஸ்டல் டிஸ்ப்ளே) எல்.ஸீ.டி. மின்திரையின் மீது வைக்கப்பட்டிருக்கும். இக்கண்ணாடியின் வெளிப்புறம் பாலிமர் பூச்சு கொண்டது. சிராய்ப்புகளை தடுக்க. இந்த பாலிமர் பூச்சிற்கும் கண்ணாடிப் பரப்பிற்கும் இடையே, ஒன்றன்மீது ஒன்றாக, இடையே பாலியெஸ்டர் பொட்டுகளால் பிரிக்கப்பட்ட, இரண்டு அதிமெலிதான உலோக மின்கடத்தி பரப்புகளை வைத்திருக்கிறார்கள். கண்ணாடிப் பலகையில் இடமிருந்து வலமாகவும், வெளியே இருக்கும் பாலிமர் பூச்சினில் மேலிருந்து கீழாகவும் மிகக்கம்மியான மதிப்பில் வோல்டேஜ் பாய்கிறது. விரலால் அல்லது நிரடியால் ஓரிடத்தில் திரையை அழுத்துகையில், பாலிமர் பூச்சிலிருந்து கண்ணாடிப் பலகை வரை அனைத்தையும் அழுத்துகிறோம். இதனால் இடையே உள்ள இரண்டு மின்கடத்திப் பரப்புகளும் நாம் அழுத்துமிடத்தில் தொட்டுக்கொண்டு, பூச்சு மற்றும் கண்ணாடி பேனலின் வோல்டேஜ்களை “ஷார்ட்” செய்கின்றன. தொட்ட இடம் எது என உள்ளிருக்கும் கட்டமைப்பு மென்பொருளுக்குத் தெரிவிக்க. படம் 4 இல் இதன் செயல்விளக்கத்தை அளித்துள்ளோம்.

nano-book-fig-4

கப்பாஸிட்டிவ் டச் இவ்வளவு சிரமம் இல்லை. திரைமீது ஒரே கண்ணாடிப் பலகை. அதன் இருபுறமும் உலோக மின்கடத்திப் பூச்சு. நாம் கைவைக்கும் பக்கத்தில், உலோகப் பூச்சிற்கும் வெளியே, சிராய்ப்பு ஏற்படாமல் ஒரு பாலிமர் பர்னால் பூச்சு. பலகையின் நாற்புறமும் எலக்ட்ரோடுகள் பொருத்தி வோல்டேஜ் கொடுத்திருப்பார்கள். இவை வெளிப்புற உலோகப் பரப்பின் மீது மின்சாரமிடும்.

அதாவது மின்சாரத்தைக் கடத்தியில் தேக்கிவைப்பர். ரெஸிஸ்டிவ் டச்சில் வோல்டேஜ் வேறுபாட்டிற்கிடையே ஆற்று நீர் போல மின்சாரம் பயணிக்கிறது என்றால், கபாஸிட்டிவ் டச்சில் குளத்தில் தேங்கி இருப்பது போல நாற்புறத்திலும் வோல்டேஜ் வேறுபாடு செய்து மின்சாரத்தை மின்கடத்தியினுள்ளேயே தேக்கிவைத்துள்ளோம். இது ரெஸிஸ்டிவ்விலிருந்து கபாஸிட்டிவ்விற்கான முக்கியமான வேறுபாடு. (உட்புற இரண்டாவது மின்கடத்திப் பூச்சு தேவையற்ற மின்சலனங்களைத் தடுக்கும் ஒரு கேடயம் போல).

நாம் தொட்டதும், கப்பாஸிட்டிவ் டச் வகைத் திரையில், தொட்ட இடத்தில் தேங்கியிருக்கும் மின்சாரத்தை விரலால் நம் உடல்வழியாகக் கடத்தி ”எர்த்” செய்கிறோம். தொட்ட இடத்தில் சட்டென ஏற்படும் மின்பற்றாக்குறையை கட்டமைப்பு மென்பொருள் இடம்கண்டுகொள்கிறது. கர்ஸர் அம்புக்குறி அவ்விடத்திற்கு விரைந்து, கட்டளையைச் செயல்படுத்துகிறது.

*

எப்படி இவ்வகைத் தொடுதிரைகளை சட்டென இனம் கான்பது? நம் விரல் நுனியிலேயே மந்திரம் இருக்கிறது.

ஒரு மின்திரையை ஆள்காட்டி விரலால் தொடுங்கள். ஆனால், விரலின் மிருதுவான, ரேகைகொண்ட உள்பக்கமாக இன்றி, நகத்தால் சற்று அழுத்துங்கள். மின்திரையில் கர்ஸர் எனப்படும் அம்புக்குறி விரலுக்குக்கீழே நகர்கிறதென்றால், அந்த மின்திரை ரெஸிஸ்டிவ்.

நகத்தால் நகராத அம்புக்குறி கொண்ட தொடுதிரையை ஆள்காட்டி விரலின் ரேகை பக்கத்தால் சற்று அழுத்துங்கள். அம்புக்குறி நகர்ந்து அழுத்திய இடத்தின் கீழ் வந்துவிட்டால், திரை கபாஸிட்டிவ் தொடுதிரை.

நகத்தால் தொட்டால் கப்பாஸிடிவ் தொடுதிரை கர்ஸர் சரியாக நகராது. நகம் நல்ல மின்கடத்தி அல்ல.

ரெஸிஸ்டிவ் டச் ஏன் மங்கலாய்த் தெரிகிறது; எல்ஸீடி திரைக்கும் கண்ணுக்கும் இடையே ஆறு லேயர்கள் இருக்கிறது, அதனால் ஊடுருவும் ஒளி மட்டுப்படுகிறது. ரெஸிஸ்டிவ் வகைத் திரை உள்ளிருக்கும் எல்ஸீடி திரையிலிருந்து 75 சதவிகிதம் ஒளியையே வெளிக்கொணரும்; கபாஸிடிவ் கிட்டத்தட்ட 90 சதவிகிதம் செய்தொளிரும்.

ரெஸிஸ்டிவ் டச் தொட்டால் சிணுங்காது; விரலால் அமுக்கவேண்டும். ஏனெனில் இரண்டு மின்கடத்திப் பூச்சும் தொட்டுக்கொண்டால்தான், மின்சாரம் குறுக்கால் பாய்ந்து, மென்பொருள் நாம் தொட்டதை உணரும். கப்பாஸிட்டிவ் டச், குழந்தைக் கன்னமென செல்லமாய் வருடினாலே போதும். அவ்விட மின்சாரத்தை விரல் உள்வாங்கி, தொட்ட இடத்தைக் காட்டிக்கொடுத்துவிடும்.

ரெஸிஸ்டிவ் நீண்டகாலம் உழைக்கும்; ஆனால் நாளடைவில், அதிகமாக அமுக்கவேண்டியிருக்கும். நாளடைவில் அழுத்தித் தேய்த்தால், ‘ஆலம்பனா’ என்று ஆண்டிராய்ட் பூதம் கிளம்பலாம்.

ஐபாடினால், கப்பாஸிடிவ் டச் இப்போது பிரபலம். ஆப்பிள் ஐபாடை நண்பரிடமே ஓசியில் தொட்டு கன்னத்தில் போட்டுக்கொண்டதோடு சரி. எனக்கு ஐபாட் அதன் கவனக்கலைப்பினால் ஒவ்வவில்லை.

*

இதுவரையில் தொடுதிரை பேனல்களில் அதிகமாக இண்டியம்-டின் ஆக்ஸைடு (Indium Tin Oxide, ITO) பொருளைத்தான் உபயோகித்தனர். வேதியியியல் முறையில் (chemical vapour deposition) ஸ்ப்ரே-பெயிண்டிங் போல, சீராக இந்த ITO பொருளைத் திரை-தளத்தில் பூசி, தொடுதிரையாக்குவர். செலவு அதிகம். அதுவும் செராமிக். வளைந்துகொடுக்காமல், எளிதில் உடைந்துவிடும்.

திரை-தளமும் அதிக வெப்பத்தைத் தாங்கும்விதமாய் இருக்கவேண்டும். வெப்பக்கடத்தலில் தடையென்றால் மின்கடத்தலிலும் பிரதிபலிக்கும்.
மேலும், இந்த ITO பிலிம்கள் 10 – 30 சதவிகிதம் ஒளியைக் குறைத்துவிடும். திரை மங்கலாகத்தான் தெரியும். இண்டியம் விலைமிக்கது. சட்டென்று கிடைப்பதில்லை. இவ்வகையில் பல குறைபாடுகள் என்பதால் ITO தவிர்த்து வேறு பொருட்களைத் தொடுதிரைகளை அமைப்பதற்கு தேடிவந்தனர். இங்குதான் கிரஃபீன் நுழைந்துள்ளது.

தொடுதிரைகளில் இனி கிரஃபீன்தான் வரப்போகிறது. ஒளி ஊடுருவும் பிளாஸ்டிக்குடன் கிரஃபீனை குழைத்து வடிப்பதுதான் இனிவரும் தொடுதிரைகள். பென்சில் அல்லது விரலால் திரையைத் தொட்டவுடன், கிரஃபீனின் மின்கடத்தி குணத்தினால் அதிவேகமாக மின்சார சர்க்கியூட், திரை–பென்சில்/விரல் சேர்த்து, பூர்த்தியாக்கி, நாம் தொட்டுப் பிறப்பிக்கும் ஆணை கணினியை அடைகிறது. மேலும் கிரஃபீன் ஒளி ஊடுருவ வகைசெய்வதால், நம்மால் தொடுதிரையின் பின்புறம் எழுத்துகள் பிம்பங்களையும் எளிதாகப் பார்க்கமுடிகிறது. இன்னும் ஓரிரு வருடங்களில் (2015 முடிவதற்குள்) இண்டியம்-டின்-ஆக்ஸடை தொடுதிரைகளில் கிரஃபீன் முழுவதுமாக துடைத்து எடுத்துவிடும்.

கிரஃபீன் மட்டுமில்லை. மேலும் இரண்டு நேனோ-பொருட்களை தொடுதிரைகளில் உபயோகிக்க முயல்கிறார்கள். நேனோ-தாமிர, நேனோ-வெள்ளிக் கம்பிகள்.

வெள்ளி தாமிரம் உலோகங்கள் நல்ல மின்கடத்திகள். மின்சாரக்கம்பிகளைப் பலவருடங்களாய் தாமிரத்தில் செய்துவருகிறோம். தொடுதிரையில் தேவையான இரண்டு மின்கடத்திப் பரப்புகளையும், நேனோ-அளவுகளில் ஆன தாமிர அல்லது வெள்ளிக்கம்பிகளைக் கொண்டு சல்லடைபோல் வேய்ந்து தயாரிக்கலாம் என்பது சிந்தனை. சுருள் சுருளாக அதிக அளவில் பிரதிகள் தயாரிப்பதிலும் சிக்கலில்லை. விரித்துப் பிடித்தால் உண்மையாகவே இ-பேப்பர்.

சல்லடை என்பதால், செராமிக் போல உடையாது. எளிதில் மடங்கக்கூடிய பரப்புகளின் மீதும் இச்சல்லடையைப் ‘போர்த்தி’ ஒட்டிவிடலாம். சல்லடையில் நிறைய இடைவெளிகள் என்பதால், பின்னால் இருப்பதும் தெளிவாகத் தெரியும்.

குகைகளில் கூர்கற்களினால் வரைந்தோம், எழுதினோம். கற்களைவிடக் கரி தேவலாம் என்றுணர்ந்தோம். அடுத்து, எழுதும் பரப்பை ஓலை, தாள் என மாற்றி எழுத்தாணியால் கிழித்தோம். பென்சில்களில் எழுதும் கிராஃபைட் கரியின் ஒருவகை. பரப்பை தாள்களாய்ச் செய்து அதன்மீது கரி பென்சில்களால் எழுதி வாசித்தோம். ஒருகாலத்தில் தொழில்நுட்பப் புரட்சியாய் இதைக் கருதினோம். நேற்று கணினித் திரைகளில் கீ-போர்டினால் எழுதி, வாசித்தோம். இன்று அத்திரைகளில் மீண்டும் கரியின் நேனோ-வகைப் பொருளான கிரஃபீனை ‘இ-தாளாய்’ வார்த்து அதில் வாசிக்கிறோம்.

நம் ஆதார மரபணுக்களில் கார்பன் என்னும் கரிதான் பிரதான அங்கம். பிற மூலக்கூறுகள் அதனுடன் பிணைந்தே மரபணுவின் இரட்டைச் சுருள் வடிவமாகிறது. உயிர் தழைக்கிறது. கரியைக் கொண்டு எழுதத்துவங்கி, இன்று அக்கரியின் மீதே தொடுதிரைகளில் எழுதி வாசிப்பதில் உயிர் பிழைக்கிறது.