நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 8 – நேனோ தொழில்நுட்பம்: நேனோபாட் நுண்ணூடுருவிகள்

சில நேனோ-மீட்டர்கள் அளவில் இருக்கும் எளிய நுண்ணுயிர்கள் (வைரஸ் கிருமிகள்) ஒத்து நேனோ-தொழில்நுட்பத்தில் விளைந்த மற்றொரு பொருள் நேனோபாட் (nanobot) அல்லது நேனோ ஊடுருவி (nano probe).

வீட்டில், அலுவலில், கணினிகளை உபயோகித்திருப்பீர்கள். எண்பதுகளில் (1980களில்) இருந்த கணினியின் திறனைக்காட்டிலும் பலமடங்கு திறனுடன் அதே அளவில் அல்லது மேலும் சிறிதாக இப்போது கிடைக்கிறது. தொடர்ந்து இப்படித் திறன் பல்கியும், அளவு குறைந்தும் கணினிகள் வெளிவருவதற்குக் காரணம் எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் மூர் விதி (Moore’s Law) செயல்படுவதால்.

சுருக்கமாக இதன் ஒரு நிர்ணயத்தை இவ்வாறு கூறலாம்: ஒவ்வொரு இரண்டு வருட அவகாசக் கழிவிலும், கணினி சிப்புகளிலுள்ள டிரான்சிஸ்டர்களின் அடர்த்தி இரட்டிப்பாகும்.

அதாவது, கணினியின் மின்னங்கங்கள் சுருங்கிக்கொண்டே வருகின்றன.

சுருங்குவதால் மற்றொரு பயனும் உண்டு. மின்சாரமும், ஒளி போன்று மின்காந்தக் கதிரியக்கம்தானே (electromagnetic radiation). இதனால் இரண்டு இடங்களுக்கிடையே மின்சாரம் வழியாகத் தகவலை அனுப்புகையில், ஒளி வேகத்தை விஞ்சி அனுப்பமுடியாது. இது கணினி சிப்புகளில் தகவல் பரிமாற்றத்திற்கான வேகத்தடை. ஆனால், தொடர்ந்து சுருங்கிவருவதால், சிப்புகளில் ஏதோ இரண்டு இடங்களுக்கிடையே உள்ள இடைவெளி சுருங்கி, இதனால் மின்சாரம் மூலம் தகவல் பரிமாற்றமும் வேகமாக நிகழ வாய்ப்புள்ளது.

இப்படியே சுருக்கிக்கொண்டே போனால், எங்கு முடியலாம்?

என்னதான் சுருக்கிவரைந்தாலும் பருப்பொருளினாலான சிப்புகளில் ஏதோ இரண்டு புள்ளிகளிற்கிடையேயான தூரத்தை ஒரு அணுவைவிடச் சிறிதாகக் குறைக்கமுடியுமா? குறைத்துக்கொண்டே வந்தாலும், ஒவ்வொரு டிரான்சிஸ்டரும் கிட்டத்தட்ட ஒரு அணு அளவிற்காவது இருக்கவேண்டிய கட்டாயம் வந்துவிடுமல்லவா?
அணுவிற்கும் சிறியதாக, நேரடியாகத் தகவல்களை அணுக்கருத் துகள்களின் சுருளின் (spin) வலம் இடம் என்று சுழலும் மாற்றத்தை இரண்டடிமான (பைனரி) எண்களுக்கு சரிசமனிட்டு கணினிகளின் சிப்புகளை கட்ட முடியும். ஆனால் இதுநாள் வரை இயற்பியல் சித்தாந்த உருவில் தடை உள்ளது.

குவாண்டம் கணினி பற்றிக் கேள்விப்பட்டிருப்பீர்கள். அணு அளவு சிறிதான துகள்களில் தகவலைச் சேமிக்க முற்படுகையில், துகளே அலையாக, அதன் வேகத்தை நிர்ணயிக்கையில் அதன் இருப்பிடம் துல்லியமாக நிர்ணயிக்கமுடியாமல், தகவல் பரிமாற்றத்தில், மறு ஒலிபரப்பில் பிழைகள் ஏற்படும், இவ்வகை குவாண்டம் இயற்பியலின் குணங்களை எதிர்கொள்வது இதுநாள்வரை சவாலாக உள்ளது.

ஆனால் எதிர்காலத்தில் இந்த வகை குவாண்டம் கணினிகள் நேனோ அளவுகளில் தகவல்களைச் சேர்த்து பரிசீலித்து பல வேலைகளைச் செய்யலாம். படம் 6 இல் குவாண்டம் கணினி மாதிரி வடிவம் உள்ளது.
இதைவிட விந்தையாக, இந்த வகை நேனோ-மீட்டர் அளவில் கட்டமுடிந்த குவாண்டம் கணினிகளை, அணுவைக் கொண்டு மட்டுமல்லாமல், அதற்குச் சற்றே பெரிதான அளவில், ஆனால் உயிர் இருக்கும் வைரஸ் எனப்படும் சாதா உயிர்களை வைத்துக் கட்டமுடியுமா என்றும் ஆராய்ந்து வருகிறார்கள்.

அதாவது, அணுக்கருத்துகள்களின் சுருளைப்போல, இவ்வைரஸ்களின் மரபணுவில் பல தகவல்கள் பொதிந்துள்ளன. மரபணுக்களின் தோற்றத்தின் வேற்றுமைகளைக்கொண்டு, இல்லை அவற்றை சற்றே (ரசாயனமுறையில்) மாற்றி, தகவல்களைச் சேமிக்கமுடியுமா, ஒன்றுடன் ஒன்று பகிர்ந்து அனுப்பிவைக்கமுடியுமா என்பது தற்போது ஆராய்ச்சி நிலையில் உள்ளது.

இவ்வகை நேனோ-மீட்டர் அளவு வைரஸ், மற்றும் சிறு கணினிச் சில்லுகளின் முக்கியமான பண்புகளைச் சேர்த்து, நுண் ஊடுருவிகள் செய்யமுடியும் என்று மின்னனுவியல், உயிரியல் விஞ்ஞானிகள் கருதுகிறார்கள். படம் 6 இல் நய்மன் நுண் ஊடுருவி வடிவம் உள்ளது.

மைக்ரோ ஃபிலிம் என்று எதிரி நாட்டின் ராணுவ ரகசியங்களை உள்ளடக்கிய ஒரு பொருள் ஜேம்ஸ்பாண்ட் திரைப்படங்களில் கதாநாயகியின் ஜாக்கெட் அல்லது நாபிக்கமல பொத்தானாகவோ வருமே; அப்பொத்தானைவிடப் பல கோடி மடங்கு சிறிதாக நேனோ அளவில் குவாண்டம் கணினி சில்லுகள் செய்யமுயல்வது, நிறையத் தகவல்களைச் சேமித்தபடி. விசித்திரமாக, இந்த நேனோ சில்லுகள் தங்களுள் சேமித்த தகவல்களையும் சேர்த்து தங்களையே அச்சு அசலாகப் பிரதி எடுத்துக்கொள்ளமுடிந்தவை. வைரஸ்கள், நுண்ணுயிர்கள் போல.

என்னப்பா விளையாடுறீங்க, இவ்வாறு பிரதியெடுப்பதெல்லாம் ரோபோட்டுகளினால் செய்யமுடியுமா என்றால், முடியும்போலத்தான் தெரிகிறது. 2005 வாக்கில் செய்துவிட்டிருக்கிறோம். இங்கு படித்துப்பாருங்கள் http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4538547.stm.

இவ்வகை நுண்ணூடுருவிகளைச் செய்யலாம் என்று முதலில் சொன்னவர் கணித, கணினி மேதை வான் நாய்மன் (John von Neumann). இவ்வகை ஊடுருவிகளை நாய்மன் ப்ரோப்ஸ் என்று அழைக்கிறார்கள். ஆர்தர் சி. கிளார்க்கின் பிரசித்திபெற்ற “2001 ஸ்பேஸ் ஒடிஸி” அறிவியல்புனைவில் சந்திரனில் இருப்பதாய் சொல்லப்படும் மோனோலித் இவ்வகை பிரதியெடுத்துக்கொள்ள முடிந்த நாய்மன் புரோபே. பல விஞ்ஞான புனைவாசிரியர்கள் இவற்றின் சாத்தியங்களை வைத்து விளையாடியிருக்கிறார்கள். இதில் லாரி நிவன் டேவிட் ப்ரின் குறிப்பிடப்படவேண்டியவர்கள்.

nano-book-fig-6

நேனோ பொருளான நுண்ணூடுருவிகளை இன்று நம் உடம்பினுள் ரத்தநாளங்களில் செலுத்தி படம்பிடிக்க முயல்கிறோம். உயிரி-அறிவான்களாகவும் (bio-sensors), உயிரி-குறிப்பான்களாகவும் (bio-markers) பயன்படுத்துகிறோம். இவற்றைக் கடந்த விநோதப் பயன்களும் இவற்றிற்கு உண்டு. வேற்று கிரகவாசிகள் உள்ளனரா என்கிற தேடலில் இவை வருகிறது.

பிரதியெடுத்துக்கொள்ள முடிந்த நேனோ நுண்ணுயிர் ஊடுருவிகளின் முன்னோடி பிரேஸ்வெல் புரோப் (Bracewell probe). 1960இல் ஜான் பிரேஸ்வெல் முதலில் இவ்வகைச் சிறிய அளவு தானியங்கி விண்(வெளிக்)கலன்களின் உபயோகத்தையும், அவை ஏலியன்களை நாம் மறைமுகமாகத் தேடுவதற்கும் தோதான வழி என்று பரிந்துரைத்தார்.

நாம் தேடும் ஏலியன்கள் சமுதாயத்தினர் நம்மைவிட நிச்சயம் யுகாந்திரங்களாய் மூத்தவர்களே என்றால், அவர்களது தொழில்நுட்பமும் நம்மைவிடப் பன்மடங்கு முன்னேறி ரேடியோ வானியல் விடுத்து பிரபஞ்சத்தில் எங்கும் எளிதாகப் பயணிக்கும் இவ்வகை ஊடுருவிகளை வடிவமைத்து அனுப்பியிருக்கலாம் என்பது அனுமானம்.

பிரேஸ்வெல் ஊடுருவிகள் நுண்ணுயிர்கள் இல்லை; பிரதியெடுத்துக் கொள்ளாது. மனிதர்கள் உட்கார்ந்து பயணம் செய்யமுடியாத, சிறு தானியங்கி ரோபாட் விண்வெளிக்கப்பல்கள். ஆனால் சுலபமாக குறைவான ஆற்றல் செலவழித்து பல ஒளியாண்டுகள் பிரபஞ்சத்தில் பயணிக்கமுடிந்தவை. உயிர், விண்வெளி-அறிவு-ஜீவராசிகள் இருக்கலாம் என்று அனுமானிக்கப்படும் ஒரு சூரியகுடும்பத்தினுள் சென்றதும் குறு அலைவரிசைகளில் ரேடியோ சமிக்ஞைகளை பத்துத் திசைகளிலும் ஒலிபரப்ப முடிந்தவை. அதற்கான தனித்த ஆற்றலைத் தன் பிரபஞ்சப்பயணத்தில் அதுவரை சேமித்துவைத்திருக்கும்.

ரேடியோ அலைகள் அனுப்பப்படுகின்றன. அப்படியென்றால், இவ்வலைகளைக் கண்டறிய அருகிலுள்ள ஏதோ உலகில் ரேடியோ தொலைநோக்கி வேண்டுமே? ஆமாம். இரண்டு உயிரிருக்கும் கிரகங்களிலுள்ள டிரான்ஸ்மிட்டர் மற்றும் ரிஸிவருக்கிடையே காலக்ஸிகளைக் கடந்து சமிக்ஞையாக அனுப்பப்படும் ரேடியோ அலைகள் தொலைதூரத்திற்கு சக்தி குறையாமல் செல்லவேண்டியது தேவை. ஆனால் இந்தவகை நேனோ ஊடுருவிகளின் ரேடியோ ஒலிபரப்பில் இவ்வளவு சக்தி தேவையில்லை. ஏனெனில் ஊடுருவிகள் முதலில் தோதான சூரியகுடும்பம்வரை விண்வெளியில் பயணம் செய்யும். அச்சூரிய குடும்பத்தினுள் சென்றபிறகே, அங்கு உயிர் இருக்கலாம் என்னும் கிரகங்களைக் கண்டறியும் வகையில் சிறு தூரங்களைக் கடந்தால் போதும் என்பதற்கேற்ற சக்தியோடு ரேடியோ சமிக்ஞை அனுப்பினால் போதும்.

இப்படிப்பட்ட நேனோபுரோபுகளை, நுண்ணூடுருவிகளை, விண்வெளியில் தொலைதூரத்திற்கு அனுப்புவது ஒரளவு எளிது. நுண்ணூடுருவிகளை, விண்வெளியில் தொலைதூரத்திற்கு அனுப்புவதற்கான ஆற்றல் குறைவாகவே தேவைப்படும். ஒருமுறை வசிக்கும் கிரகத்தினைவிட்டு வெளியேற்றி, எத்திசையிலும் உந்தித் தள்ளிவிட்டால் போதுமே. அதேபோல, நேனோ அளவு மற்றும் நிறை (mass) என்பதால் பல்லாயிரக்கணக்கான நுண்ணூடுருவிகளை ஒரே சமயத்தில் விண்வெளியில் உந்தி வாரி இறைக்கலாமே.
நம் பூமியின் புவியீர்ப்பு விசையை எதிர்த்து வெளியேறத் தேவையான இறுதி வேகத்தை இவ்வகை நுண்ணூடுருவிகளைக் கொடுத்து, உந்தி சூரிய குடும்பத்தை விட்டே வெளியேற்றுவதற்கு வேண்டிய ஆற்றல், பயொனீர், வாயேஜர் என்று விண்கலன்களை அனுப்புவதற்கு நாம் செலவழித்ததைக்காட்டிலும் குறைவுதான்.
நாமே இவ்வளவு தாமதமாய் இந்தவித யோசனைகளில் ஈடுபட்டிருக்கையில், பிரபஞ்சத்தில் வசிக்கும் நம்மை விட வயதான ஒரு ஏலியன் சமுதாயம் இதைப்போல நுண்ணூடுருவிகளைக் கண்டுபிடித்து, இந்நேரம் பத்துத் திசைகளிலும் ஏலிய தசரதர்களாய் ஏவியிருந்தால்? அவற்றில் சில ரதர்கள் நம்மை நோக்கி வந்து சூரியகுடும்பத்தினர் புழங்கும் விண்வெளியில் சஞ்சரித்துக்கொண்டிருந்தால்?

பூமியருகே அல்லது தோராயமாக சூரிய குடும்பத்தினுள் வந்ததும், இவ்வகை நேனோபுரோபுகள், நுண்ணுயிர்களாய் வடிவமைக்கப்பட்டிருந்தால், தங்களையே பிரதியெடுத்துக்கொள்ளவும் தொடங்கலாம். உடனே இல்லையென்றாலும், சில பல வருடங்களிலாவது, இந்த நுண்ணூடுருவிகள் கூட்டத்தை அல்லது ஒரு பகுதியையாவது (பெரிய சைஸ் கொசு போல நம்முலகருகில் உலவும் வஸ்து) நம் தொலைநோக்கிகளில் கண்டறியலாமல்லவா.

இது போல வஸ்துகள் பூமியருகே தட்டுப்படுகிறதா என்று தேடுவது, ஏலியன்களுக்கான ஒருவகை மறைமுகத் தேடல். செய்துகொண்டிருக்கிறோம். ஒரு ஏலியக் கொசுவும் இதுவரை கடிக்கவில்லை.