நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 9 – இயற்கையில் நேனோ: சிலந்திப் பட்டின் மகிமை

Standard

சிலந்தி வலையை கவனித்திருக்கிறீர்களா? வீட்டில் ஒட்டடையைச் சொல்லவில்லை. காட்டில், மரங்களிடையே, அல்லது கிளைகளிடையே மரச்சிலந்தி நெய்திருக்கும் வலையை.

பொதுவில் இவ்வலையில் சிலந்தி தலைகீழாய், கிட்டத்தட்ட வலையின் நடுப்பகுதியில் இருக்கும். ஓவியர்களுக்கு ‘போஸ்’ கொடுப்பதற்காக இல்லை. மேலிருந்து கீழ்பக்கமாய் வலையில் வழுக்கிவந்து பூச்சியைக் கவ்வுவது சிலந்திக்கு எளிதாம், வாகாய்த் தன்னை தலைகீழாய்ப் பொருத்திகொண்டுள்ளது. வலையை கவனித்தால் நடுவிலிருந்து கீழ்பாதி வட்டப்பரப்பில் வலைப் பின்னல்கள் ஏராளமாய் நெருக்கமாய் இருக்கும். மேல்பாதி சற்று நெகிழ்ந்தே பின்னப்பட்டிருக்கும். பெரும்பாலும் வலையின் கீழ்பகுதியிலேயே பூச்சிகள் ‘மாட்டிக்கொள்வதற்கு’ இவ்வலை வடிவ ஏற்பாடு. தன் பரிணாம மூளையில் சிலந்தி யுகாந்திரமாய் தன்னிச்சையாகச் செயல்படுத்தும் வலைவடிவம். அதை உருவாக்கும் சிலந்திக் கலைஞனின் வாழ்வாதாரக் கலைவடிவம். இயற்கையில் தோன்றும் பலவகை நேனோ அளவிலான உயிரி-பொருள் (bio-material).

140 மில்லியன் வருடங்களுக்கு முன்னால் வாழ்ந்த சிலந்தியையும் அதன் வலையையும் தொல்-எச்சமாய், புதைவடிவமாய் (fossil) இங்கிலாந்தில் சஸக்ஸ் மாகாணத்தில் கடற்கரையில் கண்டெடுத்துள்ளனர். இவ்வலையிலுள்ள பட்டும் கோந்தும் இன்று நெய்யப்படும் நவயுக சிலந்திப் பட்டு, கோந்துடன் ஒன்றுபடுகிறது.

சிலந்தி உமிழ்ந்து நெய்யும் வலைப் பட்டு அதன் ஜீவாதாரம். அதைச் உருவாக்கும் பொறியியளாலர் சிலந்தியை காக்கும் உயிரி-பொருள்.
Continue reading

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

Standard

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?
Continue reading

நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 7 – நேனோ அலுமினியமும் ராக்கெட் அறிவியலும்

Standard

இங்கு சற்று ராக்கெட் அறிவியல் பேசுவோம். தொடர்ச்சியாக, நேனோ அளவில் செய்யப்பட்ட அலுமினா துகள்களினால் ராக்கெட் எவ்வாறு வெடிப்பதிலிருந்து தடுக்கப்படுகிறது என்பதையும் அறிந்துகொள்வோம்.

தீபாவளி ராக்கெட்டில் குச்சியின் முனையில் எரிபொருள் மருந்தும், அதை எரிக்க நெருப்பூட்ட இணைந்த திரியும் இருக்கும். பாட்டிலில் சொருகி பற்றவைத்தால் வானத்திலோ வீட்டுக் கூரையிலோ தவ்வும். இந்திய விண்வெளி ஆராய்ச்சிக் கழகம் போன்றவை செயற்கைக்கோள்களை வானத்தில் ஏற்றுவதற்காகத் தயாரிக்கும் பிரம்மாண்டமான ராக்கெட்டுகள் சிக்கலானவை. பற்றவைத்தால் இவ்வகை பிரம்மாண்ட ராக்கெட்டுகளும் மங்கள்யான் போல செவ்வாய் கிரகத்திற்கும் தவ்வும். சில அல்பாயுசில் கடல் ஆராய்ச்சி செய்து அணையும்.

நிறுத்திவைத்துள்ள ராக்கெட்டில் மேலிருந்து கீழாக கவனித்தால், மேல் மூக்கு நுனியில்தான் வானத்தில் இருத்த வேண்டிய செயற்கைகோள் போன்றவை இருக்கும். அதன் கீழே பெரிய உருளையில் திரவ அல்லது திட நிலையில் எரிபொருள். அதற்கருகே கீழே அடுத்த அறையில் எரிபொருளைத் தொடர்ந்து எரிக்க நெருப்பை வளர்க்கும் பிராணவாயு போல ‘ஆக்ஸிடைஸர்கள்’ இருக்கும். இரண்டையும் சரிவிகிதத்தில் கலந்து பற்றவைத்து எரிப்பதற்கு அதற்கும் கீழே எரியறை அல்லது எரிகூண்டு (combustion chamber) உண்டு. இதிலிருந்து நாஸில் எனப்படும் கூம்பு வடிவப் பெருந்துவாரம் வழியே எரியும் வாயு கீழ்நோக்கிப் பீய்ச்சியடிக்க, நியூட்டனின் மூன்றாம் விதிக்குட்பட்டு, ராக்கெட் எதிர்த் திசையில், அதாவது மேலெழும்பி வானத்தில் தவ்வுகிறது. சீராகக் பறப்பதற்குத் தேவையான இறக்கையமைப்பு, வழிகாட்டும் கருவிகள் (guidance system) இத்யாதிகளை இந்த எளிய அறிமுகத்தில் விடுப்போம்.
Continue reading

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

Standard

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.
Continue reading

நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 5 – நேனோ பொருள்கள்: கிரஃபீன் தகடு, கரி-குழாய், கரி-உருண்டை

Standard

கிரஃபீன் (Graphene) என்பது ஒரு அணு பருமனால் ஆகிய உயரத்துடன், கார்பன் அணுக்கள் பக்கவாட்டில் கைகோர்த்து அமைக்கும் நேனோ-அளவு அணிவரிசை. பரப்பு சில சென்டிமீட்டர்வரை கூடச் செல்லலாமாம்.

இப்பொருளை 2004இல் கண்டுபிடித்ததற்காக 2010 இயற்பியல் நோபல் இங்கிலாந்தின் மான்செஸ்டர் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஆண்ட்ரீ கெய்ம் (Andre Geim) கொன்ஸ்டெண்ட்டின் நொவோஸெலெவ் (Konstantin Novoselov) இருவருக்கும் அளிக்கப்பட்டுள்ளது. இரு பரிமாண கிரஃபீன் பற்றிய “நிலமதிரும் பரிசோதனைகள்” நிகழ்த்தியதற்காக இப்பரிசு என்கிறது நோபல் பரிந்துரை.

இளசுகளுக்கு மார்ஃபீன் போல, இயற்பியலாளர்களுக்கு கிரஃபீன் தற்போதைய டார்லிங் மேட்டர். சுண்டிய பருப்பொருள் இயற்பியல் (condensed matter physics) துறையின் ஆராய்ச்சியை 2004இல் சூறாவளியாய்த் தாக்கியது கிரஃபீன் கண்டுபிடிப்பு. கடந்த சில வருடங்களாக உலகில் முக்கியமான ஆராய்ச்சி மையங்களில் கிரஃபீனின் தன்மைகள், உபயோகங்கள் தீவிர ஆராய்ச்சியில் இருக்கிறது.

Continue reading

நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 4 – நேனோ பொருள்: நேனோ திரவம் தேடி

Standard

நேனோ திரவம் அல்லது நேனோ பாய்மம் (nanofluids) என்பது சமீப சில வருடங்களாய் ஆய்வுச்சாலைகளில் புழங்கும் பொருள்.

ஏற்கெனவே அறிமுகம் செய்துகொண்டபடி, நேனோ மீட்டர் என்பது ஒரு மீட்டரில் ஒன்றின் கீழ் நூறு கோடி பாகம். ஒரு அணுவின் அளவைவிட பத்துமடங்கே அதிகம். அப்படியென்றால் நேனோ-திரவம் என்பது நிச்சயமாக இருக்கிறதா இல்லையா என்று கண்ணுக்கே தெரியாத நேனோ-அளவில் உள்ள திரவமா?

இருக்காது என்று அனுமானிக்கலாம். அப்படியென்றால் நேனோ திரவம் நேனோ-அளவு துகள்களால் ஆனது என்று கூறலாமா? அதுவும் முடியாது. ஏனெனில், காற்று, காப்பி, டீ என அனைத்துத் திரவங்களும் நேனோ-அளவு அணுக்கூட்டணிகளினால் ஆனவைதானே.

தாமிரம், அலுமினியம் போன்ற உலோகங்களின் நேனோ-அளவிலான துகள்களை தண்ணீரைப் போன்ற ஒரு சாதாரண திரவத்தில் தூவி ஒரு கலக்கு கலக்கி கூழ்மமாக்கினால் (colloid) அது நேனோ திரவம் அல்லது பாய்மம்.

Continue reading

நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 3 – நேனோ-விளைவு – அறிவியலும் மிகையும்

Standard

நேனோ ஓர் அறிமுகம் கட்டுரை வரிசையில் சென்ற வாரம் வெளியான தங்கத்தின் நிறம் நீலம் கட்டுரையை வாசித்துக்கொள்ளுங்கள்.

இப்போது, “நேனோ வரலாறு” கட்டுரையின் பிற்பகுதியில் ஏற்கெனவே குறிப்பிட்ட ரோமானியர்கள் நான்காம் நூற்றாண்டில் வடிவமைத்த லைஸர்கஸ் கோப்பையை (Lycurgus Cup) எண்ணிப்பாருங்கள். அதில் நிகழ்ந்தது மேலே விளக்கியுள்ள தங்க நிறமாற்ற விளைவுதான். வெளியிலிருந்து பார்க்கையில் ஒரு நிறத்திலும், உள்ளே விளக்கேற்றி ஒளிரூட்டினால் வேறு நிறத்திலும் தெரிந்தது பரப்பினில் இருந்த நேனோ தங்கத்தினால்.

செயல்வடிவமாய் கோப்பையை ரோமானியர்களால் அன்றே வடிவமைக்க முடிந்துள்ளது. ஆனால், நேனோ-அறிவியல் விளைவுகளை அறிந்து செய்திருக்கவில்லை. உதாரணமாக, சார்பியல் கோட்பாடு 1905இல் ஐன்ஸ்டைனால் முதன்முறையாக முன்வைக்கப்பட்டது. குவாண்டம் இயற்பியல் அதன்பிறகுதான், 1981இல் அதிநுண்ணோக்கி கண்டுபிடிக்கப்பட்டபிறகே, நேனோ-அளவுகளில் தங்க அணுக்களின் கூட்டணியை அருகில் பார்ப்பதற்கு முடிந்தது. ஏன் தங்கத்தின் நிறம் நேனோ-அளவுகளில் மாறுகிறது என்பதை விளக்குவதற்கு மேற்படி அறிவியல் புரிதல்கள் இன்றியமையாதவை.

amrutha-2014-02-arunn-thangathin-niram-nilam-fig-2

இதேபோலத்தான் கண்-மையில் நேனோ-கரி-குழாய்கள் தென்படுவதும். கரி-குழாய்கள் நேனோ-மீட்டர்களில் உருவாக்கமுடிந்த மற்றொரு நேனோ-அறிவியல் விந்தைப் பொருள். தனிக் கட்டுரையில் அறிமுகப்படுத்துவோம். ஆனால், இக் கரி-குழாய்கள் கண் மையில் இருப்பதை சமீபத்தில் கண்டறிந்தனர். இதனால், பழங்காலத்தில் மை தயாரிப்பதே நேனோ கரி-குழாய்கள் செய்வதற்குதான் என்றோ, நேனோ கரி-குழாய்களை மை தயாரிப்பவர்கள் அறிந்திருந்தனர் என்றோ ஏற்றுக்கொள்ள இயலாது. மரபான வழியில் தரமான மை செய்வதெப்படி என்பதையே நம் முன்னோர்கள் அறிந்திருந்தனர். அதில் நேனோ அளவுகளில் பொருட்கள் இருந்ததை இன்றுதான் அதிநுண்ணோக்கி வழியே கண்டறிந்துள்ளோம். அறிவியல் அறிதலுடன் இன்று நேனோ கரி-குழாய்களை மை தயாரிப்பு இல்லாமல், தனிச் செயல்முறையில் கட்டமைக்கமுடியும்.

மீண்டும் வலியுறுத்துகிறேன். இன்றைய அறிவியல் புரிதலைக் கடந்த, ‘மேம்பட்ட அறிதல்’ பழங்காலத்தில் நம் முன்னோர்களிடையே இருந்ததற்கான ஆதாரங்கள் இல்லை. கலை, தொழில் தேர்ச்சிகள் இவ்வாறு செய்வதால் அறிவியல்-சரியாக இவ்வாறு நிகழும் என்பதற்கொப்பான ‘செயல்-விளைவு’ (cause and effect) வகையில் தருக்க சிந்தனைகளுடன் விளைந்தவை இல்லை. பலமுறை திருத்திச் செய்துபார்த்து வேண்டியவகையில் அமைவதையே மரபானதொரு தொழில்நுட்பமாய், கலையாய் வளர்த்தெடுத்துள்ளோம்.

இதில் இழுக்கொன்றுமில்லை. உதாரணமாக, கட்டடக்கலையின் அறிவியலை அறிந்திராது வடிக்கப்பட்ட இணையற்ற கோயில்கள் நாம் பெருமைகொள்ளவேண்டிய பாரம்பரிய அபாரங்களே. மிகையுணர்வுடன் அவற்றை அணுகி, இன்றைய அறிதல்களை அவைமீது ஏற்றிச்சொல்வது தகாது.

இணையத்தில் எழுத்தாளர்களில் தொடங்கி பலரும் தங்கள் வலைப்பூக்கள் தரும் பரிசீலனையற்ற சுதந்திரத்தில் இவ்வகையில் உணர்ச்சிக்குவியலாய் எழுதிக்குவிப்பர். இவையெல்லாம் அறிவியல் இல்லை. ஆய்ந்தறியும் நிலையை இழந்த, சந்தை அறிவியலைக் கடந்த மந்தை அறிவியல்.

நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 3 – நேனோ-விளைவு: தங்கத்தின் நிறம் நீலம்

Standard

நேனோ நோநோ” பகுதியில் குறிப்பிட்டவகையில், பொருட்களில் நேனோ-மீட்டர் அளவுகளில் நிகழும் சில நேனோ அறிவியல் விளைவுகள் உள்ளன.

அணுக்கூட்டணி மோட்டார்கள், அணுக்கூட்டணி சுவிட்சுகள், ஒரே எலக்ட்ரானில் அதன் இருநிலைகளில் சுழற்சியின் மூலம் தகவல் சேமித்தல், மருந்துகளை நேனோ-அளவில் பொடிகளாக்கி நேரடியாக இழையங்களில் (tissue) உயிரணுக்களில் (cells) சேர்த்தல் போன்றவை நேனோ-அறிவியல் தளத்தில் இயங்குபவை.

மரபணு-சில்லுகள் (gene-chips) வாயு அறிவான்கள் (gas sensors), அதிக்குளிரூட்டம் (hyperthermia) போன்றவற்றில் நேனோ-தொழில்நுட்பத் தேர்ச்சி இன்று நமக்கு உள்ளது.

நேனோ வரலாறு பகுதியில் சுட்டப்பட்ட ஒரு நேனோ விளைவை விரிவாக இங்கு அறிமுகம் செய்துகொள்வோம். தங்கத்தின் நிறம் நீலம்.
Continue reading

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

Standard

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.
Continue reading

நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 2 – நேனோ வரலாறு: வைசேஷிக அணுவிலிருந்து – பகுதி 1

Standard

ஹாலிவுட் இயக்குநர் ஸ்பீல்பெர்க் தயாரித்த சை-ஃபி திரைப்படம் ‘ஹனி, ஐ ஷ்ரங் தி கிட்ஸ்’ நீங்கள் பார்த்திருக்கலாம். விஞ்ஞானித் தகப்பன் தன் வீட்டுக் கொட்டகையில் கட்டமைத்த கருவியினால் தற்செயலாகத் தன் குழந்தைகளைச் சுண்டைக்காய் அளவிற்குச் சுருக்கிவிடுவார். சிறு உருவில் அவர்கள் எதிர்கொள்ளும் தினவாழ்வின் சவால்கள் வெள்ளித்திரையில்.

இவ்வாறு நிஜமாகவே நம்மைச் சுருக்கமுடியுமா? என்றால், திரைப்படத்தில் விஞ்ஞானி கூறும் தர்க்கம் பின்வரும் வகையில் அமையும். மாலிக்கியுல் என்னும் ஒவ்வொரு அணுக்கூட்டணியிலும் அணுக்களிடையே நேனோ-மீட்டர் அளவுகளில் நிறைய இடைவெளியுள்ளது. அதைப்போலவே, ஒவ்வொரு அணுவிலுமே மத்தியில் இருக்கும் நியூட்ரான் துகளுக்கும் அதைச் சுற்றியிருக்கும் எலக்ட்ரான், புரோட்டான் துகள்களுக்கும் இடையே ஆங்ஸ்ட்ராம் அளவுகளில் (ஒரு மீட்டரில் பத்தாயிரம் கோடி பாகம்) தூரம் அதிகம்.

திருவிழாவிலோ, வாசலில் கைவண்டிகளிலோ வாங்கிச் சுவைக்கும் பெரிதாக புஸுபுஸுவென இருக்கும் பஞ்சுமிட்டாயை அமுக்கி கைக்குள் அடக்கும் உருண்டையாக்கி விடுகிறோமே. அதுபோல, ஒவ்வொரு அணுக்களின் உள்ளிருக்கும் இடைவெளிகளையும், அணுக்கூட்டணிகளில் இருக்கும் இடைவெளிகளையும் மெகா அழுத்தம் கொடுத்து சுருக்கிவிட்டால், பருப்பொருளும் பல மடங்கு சுருங்கிவிடுமே.

இவ்வித தர்க்கத்தை அறிவியல் சரியாக முதலில் கூறியவர் நோபல் பரிசு பெற்ற அமெரிக்க இயற்பியலாளர் ரிச்சர்ட் ஃபேய்ன்மன் (Richard Feynman). 1959இல் ஆற்றிய உரையில் இவ்வித சுருக்கலின் (miniaturization) இன்றியமையாமையைச் சுட்டிக்காட்டினார். “கீழே நிறைய இடமுள்ளது” எனப் பொருள்படும் தலைப்பில் பிரபலமான இவ்வுரைதான் இன்று நேனோ-டெக்னாலஜியை அறிவியலாளரின் பார்வைக்கு வைத்ததாய் கருதப்படும் ஆவணம்.
Continue reading

நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 1 – பகுதி 2

Standard

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)

நேனோ: ஓர் அறிமுகம் – கட்டுரை 1 – பகுதி 1

Standard

nano-front-tநேனோ: ஓர் அறிமுகம் புத்தகம் சுமார் பதினைந்து தொடர்புடைய கட்டுரைகளின் தொகுப்பு. முன்னுரையை வாசித்துக் கொள்ளவும்.

இப்பதிவு அப்புத்தகத்தின் முதல் கட்டுரையின் முதல் பகுதி. கட்டுரைத் தொடரின் அடுத்த பதிவு அடுத்த திங்கள் கிழமை (25 ஏப்ரல், 2016) வெளியாகும்.

*

எது நேனோ, எது நோ-நோ?

எறும்பு ஐந்து மில்லிமீட்டர். இங்கிருக்கும் முற்றுப்புள்ளி ஒரு மில்லிமீட்டரையும் விட சிறியது. தலையில் உள்ள பொடுகின் அளவு 0.2 மில்லிமீட்டர். அதாவது, இருநூறு மைக்ரான்கள். நம் ரத்தத்தில் இருக்கும் சிவப்பணு (red blood cell) எட்டு மைக்ரான்கள். ஐந்து மில்லிமீட்டர் பரப்பில் உறையும் ஒரு சொட்டு ரத்தத்தில் பல மில்லியன் சிவப்பணுக்கள். சிவப்பணுவின் உள்ளே பல கோடி மரபணுக்கள் (DNA). ஒரு மரபணுவின் இரட்டைச் சுருள் (double helix) வடிவின் விட்டம் இரண்டு நேனோமீட்டர். நேனோமீட்டர் அளவில் இருக்கும் மரபணுவை மனிதன் என்றால், அம்மனிதனின் கைவிரல் அளவில் இருப்பது ஒரு அணு. மனிதனுக்கு அவன் பூமி எவ்வளவு பெரியதோ அதைப்போன்ற பெரியதே ஒரு மரபணுவுக்கு அதை உள்ளடக்கியிருக்கும் ஒரு சிவப்பணு. மனிதனுக்கு சூரியன் உறையும் ஆகாசகங்கை காலக்ஸி எவ்வளவு பெரியதோ, அவ்வளவு பிரம்மாண்டமே ஒரு மரபணுவுக்கு, ஒரு எறும்பு.

மடிக்கணினி ஒரு அடிக்கும் குறைவான அளவு. அதனுள் இருக்கும் சிலிக்கனால் ஆன மைக்ரோ-சில்லு சில மில்லிமீட்டர்கள். சில்லினுள் இருக்கும் பலவாறான ஒருங்கிணைந்த மின்னிணைப்புகளின் (integrated circuit) அளவு சில மைக்ரான்கள். இதுவரை நாம் கண்ணால் காணமுடிந்த அளவு. அதில் ஒரு அங்கத்தை மட்டும் விரலின் ஈரத்தில் ஒத்தி எடுத்து, நுண்ணோக்கியில் பெரிதுபடுத்தினால், குறுக்கும் நெடுக்குமாய் ஓடும் மின்னிணைப்புகளின் ஒரு இழையின் அளவு மைக்ரானையும் விட சிறியது. மைக்ரோ-லித்தோகிராஃபி எனும் முறையில் ‘லேசரை’க்கொண்டு இம்மின்னிணைப்புகளின் வரைவடிவை சிலிக்கன் பரப்பின் மீது ‘எழுதியிருப்பார்கள்’. ஒரு சிலிக்கன் இழையை மட்டும் குவிப்புத்திறனுடன் உற்று நோக்கினால், அதன் பக்கச் சுவர்களின் உயரம் சில நேனோ-மீட்டர்கள். சுவர் சில நூறு சிலிக்கன் அணு ‘செங்கற்களினால்’ ஆனது. ஒரு சிலிக்கன் அணுவின் அளவு நேனோ-மீட்டரையும் விட பத்து மடங்கு குறைவான, ஆங்ஸ்ட்ராம் (Angstrom) எனப்படும் ஒரு மீட்டரில், ஒன்றின் கீழ் ஒன்றிற்குப் பிறகு பத்து பூஜ்ஜியங்கள் கொண்ட சிறு பங்கான அளவு.

நேனோ அறிவியல் என்பது நேனோ அளவில் இருக்கும் பொருட்களை ஆய்ந்தறியும் துறை. கார்பன் நேனோ-குழாய்கள் ஒரு உதாரணம். வீட்டில் நீர் வரும் உருளை வடிவ குழாய்கள் மீட்டர் அளவில் என்றால், கரி அணுக்களை சுருட்டித் தயாரித்த கரிக்குழாய்களின் விட்டம் நேனோ-மீட்டர் அளவில். கண்ணுக்கு மை அழகு என்கையில், அக்கருமையின் நிற அழகிற்கு அதனுள்ளே இருக்கும் நேனோ கரிக்குழாய்களே காரணம் எனலாம்.

நம் தலைமுடியின் ஒரு இழையில் எவ்வளவு நேனோ கரிக்குழாய்களை அடைக்கலாம்?
Continue reading