நானோ தொழில்நுட்பம் அறிவோம் !

டாக்டர் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் தனது டாக்ரேட் ஆராய்ச்சிக் கட்டுரை -ஐ அளிக்கும் போது  ஒரு சர்க்கரை மூலக்கூறின் கூட்டணுவின் பரிமாணத்தை சுமார் ஒரு நானோ மீட்டர் என்று அறிவித்தார்,

முதன் முதலாக நானோமீட்டர் என்னும் அளவு உலகுக்கு அறிமுகமானது. நானோமீட்டர் என்பது ஒரு மீட்டரின் பில்லியன் பகுதி.

ஒரு நானோ மீட்டர் என்பது பத்து ஹைட்ரஜன் அணுக்களை பக்கத்தில் வைத்தால் கிடைக்கும் நீளம்." நானோ" உலகின் விதிகள், குவாண்டம் இயற்பியல் விதிகள். 

இவைகளை விளக்க புதிய முறைகள், கருவிகள் வேண்டும். அவைகளை சரியாக அறியும் போது வெளிப்படும் சாத்தியங்கள். 

சுமார் நூறு நானோ மீட்டரில் இருந்து நானோ டெக்னாலஜி ஆரம்பிக்கிறது. படிப்படியாக அளவு குறைந்து கொண்டே போய் ஒரு தனிப்பட்ட எலெக்ட்ரானை நம் விருப்பத்தை போல நடத்துவது தான் 

இந்த இயலின் குறிக்கோள். ஆராய்ச்சி முறைகள் சில, "இது சாத்தியமே" என்கிற நம்பிக்கையை தருகின்றன. நானோ டெக்னாலஜின் ஆதார சாகசம் அணு அளவில் பொருள்களை நம் விருப்பதை போல மாற்றுவது. 

ஒரு பொருளின் அணு கட்டத்தை மாற்றினால் அந்தப் பொருளின் இயற்கை பண்புகள் மாறிவிடும் என்பதே இதன் அடிப்படை. உதாரணமாக, அடுபுக்கரியின் அணுகட்ட மைப்பை சற்று மாற்றினால் அது வைரமாகிறது. 

நாயை திருமணம் செய்யும் மாடல் - அதிர்ச்சித் தகவல் !

இயற்கையில் இயல்பாக நடக்கும் இயற்கை வினைகளை ஒரு ஆராய்ச்சி சாலையில் மனிதன் செய்ய முடியும் என்று நம்பிக்கை தருகிறது இந்த டெக்னாலஜி.

டெக்ஸ்லெர், மூலக்கூறு கம்ப்யூட்டர் களை வடிவமை பதற்கான யோசனை இயற்கையில் ப்ரோடீன் தயாரிப்பை கவனித்தால் கிடைக்கும் என்று சொல்கிறார். 

மேலும் ஒரு மரபணு அதற்குள்ளேயே அதன் இறுதி வடிவத்தின் செய்தியை வைத்திருப்பதை போல ஒரு கம்ப்யூட்டர் தான் 

இறுதியில் இந்தப் வேலை செய்யும் சாதனமாகப் போகிறோம் என்கிற அறிவை அதற்குள்ளே வைத்துவிட முடியும் என்கிறார்.

நூறு நானோ மீட்டரைவிட நுட்பமாக பொருள்களை தயாரிக்கும் திறமைதான் நானோ டெக்னாலஜி.  இந்தத் திறமையை இரண்டு விதமாக அணுகு கிறார்கள். 

ஒன்று, "டாப் டவுன்" மற்றொன்று "பாட்டம் அப்". அதாவது படிப்படியாக அளவை மாற்றிக் கொண்டே போய் "நானோ" அளவை எட்டுவது. 

இன்றைய தினத்தின் மைக்ரோ டெக்னாலஜி முறைகள் இந்த "டாப் டவுன்" வகையைச் சார்ந்தவை. மூலக்கூறுகள் என்னும் கூட்டணுவை ஒரு ச்விட்சாக மாற்றலாம் என்கிற யோசனை சுமார் 25 வருடங்களாக இருக்கிறது. 

நாடாப்புழு உருவாவதற்கான காரணமும் அதன் அறிகுறியும் !

இது சமிபத்தில் தான் நடை முறையில் சில வேதியியல் பொறியியல் வளர்ச்சி களினால் சாத்தி யமாகி இருக்கிறது. 

மூலக்கூறுகள் என்னும் கூட்டணுக்கள் சில சேர்ந்து கொண்டு oxidation reduction என்னும் வேதியியல் மாற்றம் பெறும் போது ஒரு ச்விட்சாக இயங்குகிறது என்று UCLA பல்கலை கழகத்திலும், ஹியூலிட் பக்கர்டு நிறுவனத்திலும் ஆராய்ச்சி யாளர்கள் கண்டுள்ளனர்.

நானோ டெக்னாலஜியின் பொருள்கள் வாயு அல்லது திரவ வடிவில் இல்லாமல் அதே சமயம் திடப் பொருள்கள் போல திடமாக இல்லாமல்

குறிப்பிட்ட வரிசையில் மாறக் கூடிய திடப் பொருள்கள். நானோ டெக்னால ஜியின் தயாரிப்பு முறையில், அணு அளவில் மாற்றங்கள் நிகழ்த்தப் படுகின்றன.

ஒரு பொருளை அணு அணுவாக, சீராக உற்பத்தி செய்ய முடியும் என்பது சாத்தியம் எனில் கழிவுப் பொருள்கள் இருக்காது. 

தொழிற் சாலைகளில் விஷ வாயுக்களை காற்றில் கலக்காமல் செயல் படுத்தலாம். விரயமான செயல்கள் இல்லாததால் ஆற்றல் அதிகரிக்கும்.

இன்றைய இந்தத் தொழில்நுட்பம் ஓர் அபரிவிதமான வளர்ச்சியை மனித வாழ்வில் கொண்டு வரும் என்பதில் சந்தேகமில்லை. தற்பொழுது எங்கும் நானோ, எதிலும் நானோ என்ற வகையில் “கம்ப்யூட்டர் முதல்

கோடையின் கொடை நுங்கு – பதநிர் !

கார் வரை” ‘பட்டி முதல் தொட்டி வரை “நானோ போபியா” பரந்து விரிந்து கொண்டி ருக்கிறது.  அப்படி நானோ போபியா உருவெடுக்க காரணம் என்ன நானோ என்ற வார்த்தையின்

நாகரீக வெளிப்பாடா (Is that nano is stylistic word?) அல்லது உண்மையில் நானோ தொழில் நுட்பத்தில் பொதிந்து கிடக்கின்ற உறுதியான உச்ச பட்சமான அடைவுத்திறனா? (achievable capacity) என்று பார்த்தால் என்னைப் பொறுத்தரை “உச்ச பச்சமான அடைவுத்திறன்” என்றுதான் சொல்வேன்.

ஏனென்றால் நானோ தொழில் நுட்பத்தின் மூலம்தான் உலகத்தின் உன்னதமான படைப்பு களாகிய உயிரியல் கருவிகளுக்கு (Biological systems) இணையான செயல் பாட்டுத் திறன் கொண்ட செயற்கை கருவிகளை உண்டாக்க இயலும். 

காரணம் உயிரியல் கருவிகளின் பகுதிக்கூறுகள் (parts) அனைத்தும் நானா வடிவத்தில் (Nano size) இருப்பதுடன், அவற்றின் செயல்பாட்டுத் திறனைக் கொண்டுள்ளது. 

(Quantum functional capability) இந்த வகையில், நானோ வடிவத்தில் செயல் உறுப்புக்களை (active devices) உருவாக்கும் பொழுது அவற்றின் செயல்பாடும் தன்னிச்சை யாகவே மரபுசாரா செயல்பாட்டு முறைக்கு மாறும் சக்தியைப் பெறுகிறது.

இப்போது கூறுங்கள் “நானோ” என்பது வெறும் நாகரீக வார்த்தையா? அல்லது அர்த்தம் பொதிந்த “ரகசியமா” என்று! வல்லமையை விளக்க இன்னும் ஒன்று கூற விரும்புகின்றேன். 

நானோ தொழில் நுட்பத்தின் வளர்ச்சியால் நாம் எல்லோரும் கண்ணுக்குப் புலப்படாத கருவிகளை உருவாக்கு வதன் மூலம் இத்தொழில் நுட்பத்தின் மூலம் 

நாம் உருவாக்கப் போகும் கருவிகள் கண்ணுக்குப் புலனாகாத வடிவத்தில் இருக்கும் பட்சத்திலும் செயல்படும் ஆற்றல் கொண்டதால் அவைகளின் செயல்பாட்டைத் தான் நாம் உணர முடியுமே தவிர அவற்றைக் கண்ணால் காண இயலாது. 

சத்துக் குறைபாடுகளால் சில சங்கடங்கள் !

இப்போது விளங்கியிருக்குமே நானோ தொழில்நுட்பதின் சக்தி என்னவென்று! கவலைப்படாதீர்கள் இறைவன் படைப்பில் மனிதன் அபாரத்திறமை கொண்டவன். 

சரி முதலில் “நானோ” என்றால் என்ன, நானோ விற்கு எங்கிருந்து இவ்வளவு சக்தி, அதன் அடிப்படை என்ன என்று சற்று விளக்கமாக பார்ப்போம்.

உண்மையில் நானோ எனபது ஒரு அளவீட்டு வார்த்தை (Dimensional Representation) நீளத்தின் அளவீடு (nano meter) பரப்பளவை (nano meter2) மற்றும் கன அளவை (nano meter3) குறிக்க பயன் படுத்தலாம்.

அதாவது “ஒரு மீட்டரில் நூறு கோடியில் ஒரு பங்கு (1/1,00,00,00,000 or 10-9m) என்பதைக் குறிப்பதே. நானோ மீட்டர் என்ற அளவீடு. கிரேக்க மொழியில் உருவான இந்த வார்த்தை “மிக மிகச் சிறிய” என்ற பொருளைக் கொண்டது.

பூமிக்கடியில் மின்சாரம் தாக்கி மாணவன் பலி - நண்பரை காக்க போராடிய மாற்று திறனாளி !

இதையே, அளவீட்டை வரையறுத்த வல்லுநர்கள் அளவீட்டைக் குறிக்கும் வார்த்தை யாக சூட்டியுள்ளார்கள் அதாவது நடை முறையில் நீளத்தை மீட்டர் - 1

மில்லிமீட்டர் - 10-3 மீட்டர்

மைக்ரோ மீட்டர் - 10-6 மீட்டர்

நானோ மீட்டர் - 10-9 மீட்டர்

பிகோ மீட்டர் - 10-12 மீட்டர்

பெம்டோ மீட்டர் - 10-15 மீட்டர்

அட்டோ மீட்டர் - 10-18 மீட்டர்

என்றும் பரப்பளவை இவற்றின் ஸ்கொயர் (Square) எனப்படும் இருமடி யாகவும் (உதாரணம்:m-2) கன அளவை மூன்று மடியாகவும் (உதாரணம்:m-3) குறிக்கப் படுகிறது.

இப்போது நமக்கு நானோ என்பது வெறும் அளவீட்டு வார்த்தை என்பது புரிகிறது. சரி இதில் எப்படி டெக்னாலஜி வந்தது என்கிறீர்களா? மிக எளிது இதோ!

“நானோ மீட்டர் அளவிலான பகுதிகளையோ! உறுப்புகளையோ கொண்டு கருவிகளை உருவாக் கினால் ஏன் நானோ டெக்னாலஜி என்று கூறக் கூடாது” ஆம்!

நம்மை வியப்பில் ஆழ்த்தும் உலகின் சில அதிசயங்கள்

இதையே தான் நானோ டெக்னாலஜி என்று கூறு கிறார்கள். அதாவது “Nanotechnology means that the technology/systems are made with the parts devices of nanometerinsize”.

ஆனால் உண்மையில் நானோ தொழில் நுட்பத்தி ற்கான விளக்கம் இவ்வளவு எளிமை யாதனோ அல்லது சுலபமானதோ இல்லை.

காரணம் நானோ மீட்டர் அளவிலான பகுதிக் கூறுகள் (parts) முன்பே கூறியது போல் மரபுசாரா செயல்பாட்டுத் திறனைக் (Non-classical functionality) கொண் டுள்ளது.

அதாவது குவாண்டம் பினாமினா (Quantum ohenomena) என்று அழைக்கப் படும் மரபுசாராத வரையரை கொண்ட செயல்தின்மையைக் கொண் டுள்ளது. 

எப்பொழுதெல்லாம் ஒரு திண்மப் பொருளின் (solid) பரிணாமம் (size) நானோமீட்டர் அளவிற்கு கொண்டு செல்லப் படுகிறதோ 

அப்பொழுது அந்த திண்மப் பொருளின் குணா திசயங்கள் காரணகாரிய வரையறை யிலிருந்து மாறி மேற்கூறிய மரபுசாரா வரையறை கொண்ட செயல் பாட்டைப் பெறுகிறது. 

பிறக்கும் முன் கற்பத்தில் இருக்கும் மிருகங்கள்

இத்தகைய செயல் பாட்டு மாறுதலால் வரையறுக்க முடியாத செயல் திறனையும் ( enormous functional capacity) மற்றும் செயல் வேகத்தையும் (enormous functional speed) பெறுகிறது.

இப்படி மாறும் பொழுது நானோ மீட்டர் வடிவிலான செயல் வடிவங்கள் மற்றும் அவற்றின் ஒருங் கிணைப்பு (intergration) மிகவும் சக்தி வாய்ந்த செயல் திறன் கொண்ட (super functionality devices & systems) கருவிகளைக் கொடுக்க வல்லது. 

சந்நியாசி நண்டு

இப்போது கூறுங்கள் நானோ தொழில் நுட்பம் என்பது எளிமையான வரை யறைக்கு உட்பட்டதா? இல்லவே இல்லை.