നാനോ വയറുകള്‍
ഭൗതികത്തിലെ കാണാച്ചരടുകള്‍
സാബു ജോസ്
പ്രായോഗിക ഭൌതികശാസ്ത്ര ഗവേഷകരുടെ മേശപ്പുറത്തുള്ള ഏറ്റവും ‘ഹോട്ട് ടോപ്പിക്’ഏതാണെന്ന് ചോദിച്ചാല്‍ ഒരുത്തരമേ ഉണ്ടാകൂ. നാനോവയറുകള്‍. സെന്‍സറുകള്‍, എല്‍.ഇ.ഡി. ഉല്പാദനം തുടങ്ങി വിവിധ മേഖലകളില്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്താന്‍ കഴിയുന്ന സാങ്കേതിക വിദ്യയാണ് നാനോ വയറുകളുടെ പിന്നിലുള്ളത്. ക്വാണ്ടം കണ്‍ഫൈന്‍മെന്റ് എന്ന് സാങ്കേതികമായി പറയുന്ന പ്രതിഭാസത്തിലൂടെയാണ് നാനോവയറുകള്‍ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത്. അതിസൂക്ഷ്മങ്ങളായ ഈ കമ്പികള്‍ക്ക് അവ നിര്‍മിക്കാനുപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന പദാര്‍ത്ഥങ്ങളേക്കാള്‍ മികച്ച പ്രകടനം നടത്താന്‍ കഴിയും. സൂക്ഷ്മ കണികകളായ ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും പ്രകാശ കണികയായ ഫോട്ടോണുകളുടെയും സവിശേഷതകള്‍ സമര്‍ത്ഥമായി ഉപയോഗിച്ചാണ് നാനോവയറുകള്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്. വയറുകളുടെ ചാലകതയും അവയ്ക്ക് പ്രകാശവുമായുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനവും നിയന്ത്രിക്കുന്നത് ഈ സൂക്ഷ്മ കണികകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം വഴിയാണ്. നാനോവയറുകള്‍ക്ക് അവയുടെ വ്യാപ്തത്തെ അപേക്ഷിച്ച് കൂടുതല്‍ പ്രതല വിസ്തീര്‍ണ്ണം സൃഷ്ടിക്കാന്‍ കഴിയുന്നതുകൊണ്ട് സൂക്ഷ്മവും അതേസമയം പ്രവര്‍ത്തന മികവുള്ളതുമായ സെന്‍സറുകളുടെ നിര്‍മ്മാണവും നിയന്ത്രണവും ഇനി നാനോവയറുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തന മികവിനെ ആശ്രയിച്ചായിരിക്കും ഉണ്ടാവുന്നത്.
 |
|
ഭൌതിക ശാസ്ത്രഗവേഷണ മേഖലയിലെ ഓരോ പ്രഭാതവും ആരംഭിക്കുന്നത് നാനോവയര്‍ ടെക്നോളജിയില്‍ പുതിയൊരു വഴിത്തിരിവുമായാണ്. ഇന്ന് ഭൌതികശാസ്ത്രഗവേഷകര്‍ ഏറ്റവുമധികം ചര്‍ച്ച ചെയ്യുന്ന വിഷയം നാനോവയറുകള്‍ തന്നെയാണ്. അക്കാര്യത്തില്‍ സംശയമൊന്നുമില്ല. |
എന്താണ് നാനോവയറുകള്‍?
നഗ്നനേത്രങ്ങള്‍കൊണ്ട് കാണാന്‍ കഴിയുന്നതിലും ലോലമായ ലോഹ-അലോഹ വയറുകളാണ് നാനോവയറുകള്‍, അവയുടെ വ്യാസം ഒരു നാനോമീറ്ററാണ് (10-9മീ). മനുഷ്യന്റെ മുടിയുടെ വ്യാസം 60 മുതല്‍ 120 മൈക്രോമീറ്ററുകള്‍ക്കിടയിലാണുള്ളത്. ഒരു മൈക്രോമീറ്റര്‍ എന്നാല്‍ 1000 നാനോമീറ്ററാണ്. അപ്പോള്‍ ഒരു നാനോവയറിന്റെ കട്ടി ഒരു തലമുടി 60,000 പ്രാവശ്യം കീറിയെടുക്കുന്നതിന് തുല്യമായിരിക്കും. ക്വാണ്ടം വയറുകള്‍ എന്നും നാനോവയറുകളെ വിളിക്കാറുണ്ട്. പ്രാഥമികമായി ഇവയെ മൂന്നു തരത്തില്‍ വര്‍ഗ്ഗീകരിക്കാന്‍ കഴിയും. നിക്കല്‍, പ്ളാറ്റിനം, സ്വര്‍ണം എന്നീ ലോഹങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചും അര്‍ധ ചാലകങ്ങളായ (Semi Conductors) സിലിക്കണ്‍,ഗാലിയം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചും. വൈദ്യുത ചാലകതയില്ലാത്ത സിലിക്കണ്‍ ഡയകോസൈഡ്, ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്സൈഡ് എന്നീ സംയുക്തങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചും ആണ് നാനോവയറുകള്‍ നിര്‍മ്മിക്കുന്നത്. നാനോടെക്നോളജിയിലെ അതിസൂക്ഷ്മ സര്‍ക്യൂട്ടുകളിലെ അനുബന്ധ ഘടകങ്ങളുടെ നിര്‍മാണത്തില്‍ നാനോവയറുകളുടെ പങ്ക് ഒഴിവാക്കാന്‍ കഴിയില്ല. അതു കൂടാതെ ഇലക്ട്രോണിക്, നാനോ ഇലക്ട്രോ-മെക്കാനിക്കല്‍ ഉപകരണങ്ങളിലെ അടിസ്ഥാന ഘടകമായും നാനോവയറുകള്‍ മാറുകയാണ്. ബയോ മോളിക്കുലര്‍ സെന്‍സറുകള്‍ക്ക് നാനോ വയറുകളില്ലാതെ പ്രവര്‍ത്തിക്കാന്‍ കഴിയില്ല.
പ്രധാനമായും രണ്ടു പ്രക്രിയകളിലൂടെയാണ് നാനോവയറുകള്‍ ഉല്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. ടോപ്പ്-ഡൌണ്‍, ബോട്ടം-അപ്പ് എന്നിങ്ങനെയാണ് ഈ പ്രക്രിയകള്‍ക്ക് പറയുന്ന പേരുകള്‍. ഇലക്ട്രോ-ഫോറെസിസ് വിദ്യയിലൂടെ വലിയൊരു പദാര്‍ത്ഥത്തെ അതിസൂക്ഷ്മ ഘടകങ്ങളായി വിഭജിക്കുന്നതാണ് ടോപ്പ്-ഡൌണ്‍ പ്രക്രിയ. അടിസ്ഥാന പദാര്‍ത്ഥത്തിന്റെ ആറ്റങ്ങളെ സംയോജിപ്പിക്കുന്നതാണ് ബോട്ടം-അപ് പ്രക്രിയയില്‍ ചെയ്യുന്നത്. പൊതുവെ നാനോവയറുകള്‍ നിര്‍മ്മിക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ബോട്ടം-അപ് പ്രക്രിയയാണ്. ഇതുകൂടാതെ പരീക്ഷണ ശാലയില്‍ വെച്ച് മറ്റു മാര്‍ഗ്ഗങ്ങളിലൂടെയും ഇവയുടെ നിര്‍മ്മാണം നടത്താന്‍ കഴിയും. വി.എല്‍.എസ്. സിന്തസിസ് (Vapour Liquid Solid Synthesis) അയോണ്‍ ട്രാക്കിംഗ് സാങ്കേതിക വിദ്യ (Ion Tracking Technology) , ചില വൈദ്യുത രാസപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ (Electro-Chemical Deposition) എന്നിവ വഴിയും നാനോ വയറുകള്‍ നിര്‍മ്മിക്കുന്നുണ്ട്.
നാനോവയറുകളുടെ ചാലകത അവയുടെ ഊര്‍ജനിലയുടെ ക്വാണ്ടീകരണത്തെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്. അതാകട്ടെ നാനോവയറുകളുടെ നിര്‍മിതിക്കുപയോഗിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന പദാര്‍ത്ഥങ്ങലേക്കാള്‍ കുറവുമായിരിക്കും. നാനോ വയറുകള്‍ അതിസൂക്ഷ്മങ്ങളായതുകൊണ്ട് വയറുകളുടെ വ്യാസം കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് അവയിലൂടെ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ പ്രവഹിക്കുന്നതിനുള്ള പഥങ്ങളുടെ എണ്ണം കുറയുന്നതുകൊണ്ടാണിങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നത്. എന്നാല്‍ നാനോവയറുകളിലൂടെയുള്ള വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ വോള്‍ട്ടത വര്‍ദ്ധിപ്പിച്ച് ഈ പരിമിതി മറികടക്കാന്‍ കഴിയും.
2008ല്‍ ഗവേഷകര്‍ നാനോവയര്‍ വെല്‍ഡിംഗ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതോടെ വ്യാവസായിക മേഖലയില്‍ നാനോവയറുകള്‍ അവയുടെ പ്രകടനം ആരംഭിച്ചു കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. പത്ത് നാനോമീറ്റര്‍ മാത്രം വ്യാസമുള്ള ഫ്യൂസുകളുടെ നിര്‍മാണത്തിലും അതിലൂടെ അതിസൂക്ഷ്മങ്ങളായ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ നിര്‍മാണത്തിലും ഇന്ന് നാനോ വയര്‍ വെല്‍ഡിംഗ് ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. എങ്കിലും നാനോ വയറുകളുടെ ഉല്പാദനം ഇപ്പോഴും പൂര്‍ണമായി വികസിച്ചെന്നു പറയാന്‍ കഴിയില്ല. പ്രധാനമായും അവയുടെ ഉല്പാദനം പരീക്ഷണ ശാലയിലെ നിയന്ത്രിത സാഹചര്യങ്ങളിലാണ് നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. എങ്കിലും ഇപ്പോള്‍ നിലവിലുള്ള കാര്‍ബണ്‍ നാനോ ട്യൂബുകള്‍ക്ക് പകരമായി നാനോവയറുകള്‍ ഉപയോഗിക്കാന്‍ ആരംഭിച്ചിട്ടുണ്ട്. പുതു തലമുറ കമ്പ്യൂട്ടര്‍ സാങ്കേതിക വിദ്യയിലും നാനോ വയറുകളുടെ പ്രഭാവം തുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിലെ പ്രധാന ഘടകമായ പി-ടൈപ്പ്, എന്‍-ടൈപ്പ് സെമി കണ്ടക്ടറുകള്‍ക്ക് പകരമായി ഇപ്പോള്‍ അര്‍ദ്ധചാലക നാനോവയറുകള്‍ ഉപയോഗിക്കാന്‍ കഴിയും. സുതാര്യമായ ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ നിര്‍മാണത്തിലും വളയ്ക്കാനും തിരിക്കാനുമെല്ലാം കഴിയുന്ന ഫ്ളാറ്റ് സ്ക്രീന്‍ ഡിസ്പ്ളേ ബോര്‍ഡുകളുടെ നിര്‍മിതിയിലുമെല്ലാം ഇപ്പോള്‍ നാനോവയര്‍ സാങ്കേതിക വിദ്യ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട്.
അന്തരീക്ഷ വായുവിലെ ഘടകങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത പരിശോധിക്കുന്നതിനുള്ള ചെലവു കുറഞ്ഞ ഉപകരണങ്ങളുടെ നിര്‍മ്മിതിയില്‍ നാനോവയറുകള്‍ ഉപയോഗിക്കാന്‍ കഴിയുമെന്ന് 2012 ഫെബ്രുവരിയില്‍ പിറ്റ്സ്ബെര്‍ഗ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഗവേഷകര്‍ കണ്ടെത്തിയത് ഈ മേഖലയില്‍ പുതിയൊരു കാല്‍വെയ്പാണ്. വിഷവാതകങ്ങളുടെ നേരിയ സാന്നിധ്യം പോലും കണ്ടെത്തി നിര്‍ദ്ദേശം നല്‍കാന്‍ ഈ സങ്കേതത്തിലൂടെ സാധിക്കും. സോളാര്‍ വിന്‍ഡോ കോട്ടിംഗിനും നാനോ വയര്‍ ടെക്നോളജി ഉപയോഗിക്കാന്‍ കഴിയുമെന്ന് ഇക്കഴിഞ്ഞ മാസത്തില്‍ എം.ഐ.ടി.യിലെ ഗവേഷകര്‍ കണ്ടെത്തിയിരുന്നു.
ഭൌതിക ശാസ്ത്രഗവേഷണ മേഖലയിലെ ഓരോ പ്രഭാതവും ആരംഭിക്കുന്നത് നാനോവയര്‍ ടെക്നോളജിയില്‍ പുതിയൊരു വഴിത്തിരിവുമായാണ്. ഇന്ന് ഭൌതികശാസ്ത്രഗവേഷകര്‍ ഏറ്റവുമധികം ചര്‍ച്ച ചെയ്യുന്ന വിഷയം നാനോവയറുകള്‍ തന്നെയാണ്. അക്കാര്യത്തില്‍ സംശയമൊന്നുമില്ല .
Sabu Jose
Mob: 9656363145
Email:
This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it