നാനോടെക്നോളജി :എന്താണ് ഈ നാനോതലം

⭕ദ്രവ്യത്തെ അതിന്റെ പരമാണുതലത്തിൽ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ സഹായിക്കുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്‌ നാനോടെൿനോളജി. പരമാണുതലം എന്നാൽ ഒരു മൈക്രോ മീറ്ററിൽ താഴെ എന്നാണ്‌. ഈ അളവിൽ ഉള്ള സുക്ഷ്മ യന്ത്രങ്ങളുടെ നിർമ്മാണം അവയുടെ പരിരക്ഷ തുടങ്ങിയവയും നാനോടെൿനോളജിയുടെ പരിധിയിൽ വരുന്നു. എന്നാൽ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട കാര്യം നാനോടെൿനോളജി ഒരു പ്രത്യേക ശാസ്ത്ര ശാഖയുടെ കീഴിൽ വരുന്നില്ല എന്നതാണ്‌. ഇതിൽ നിന്നു കിട്ടുന്ന ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾ എല്ലാ ശാസ്ത്ര മേഖലകൾക്കും ഗുണം ചെയ്യും.

⭕ദ്രവ്യത്തെ നാനോതലത്തിൽ ചെറുതായി പരുവപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അത് ഭൌതിക-കാന്തിക-രാസ മാറ്റങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകും. ഇങ്ങനെ നാനോ അവസ്ഥയിൽ ഉണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്തി നവീനവും കാര്യക്ഷമതയുള്ളതുമായ ഉത്പന്നങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുക എന്നതാണ് നാനോസാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രധാന ലക്ഷ്യം. നാനോമീറ്റർ എന്നതിന്റെ ചുരുക്കരൂപമാണ് നാനോ എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നത്. ഒരു മീറ്ററിന്റെ നൂറുകോടിയിൽ ഒരംശം അഥവാ 10^-9 മീ. ആണ് ഒരു നാനോമീറ്റർ. കുള്ളൻ എന്നർഥം വരുന്ന ഗ്രീക്ക് പദത്തിൽ നിന്നാണ് നാനോ എന്ന വാക്ക് ഉരുത്തിരിഞ്ഞുവന്നത്.

⭕ദ്രവ്യത്തിന്റെ നാനോമീറ്റർ തലത്തിലുള്ള സ്വഭാവവും പെരുമാറ്റവും പഠനവിധേയമാക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയാണ് നാനോ സയൻസ്. 1 നാ. മീ. മുതൽ 100 നാ. മീ. വരെയാണ് ഇതിന്റെ പരിധിയിൽ വരുന്നത്. നാനോസയൻസിനെ അവലംബിച്ച് ഉത്പന്നങ്ങളും സേവനങ്ങളും സാധ്യമാക്കുമ്പോൾ അതിനെ നാനോസാങ്കേതികവിദ്യ എന്നു പറയുന്നു. വിവിധ അടിസ്ഥാന ശാസ്ത്രശാഖകളുമായി ചേർത്തും ഈ രംഗത്ത് പഠനഗവേഷണങ്ങൾ നടക്കുന്നുണ്ട്. ഉദാ. നാനോഫിസിക്സ്, നാനോകെമിസ്ട്രി, നാനോബയോളജി. ഇതുകൂടാതെ ചില എഞ്ചിനീയറിങ് വിഷയങ്ങളുമായി സംയോജിപ്പിച്ചുള്ള പഠനവും മുന്നേറുന്നുണ്ട്. ഉദാ. നാനോമെറ്റീരിയൽസ്, നാനോറോബോട്ടിക്സ്, നാനോട്രൈബോളജി, നാനോബയോടെക്നോളജി.

⭕നിലവിലുള്ള ശാസ്ത്ര ശാഖകളുടെ സുക്ഷ്മതലത്തിളുള്ള തുടർച്ചയായിട്ടോ അല്ലെങ്കിൽ ഇവയുടെയെല്ലാം സുക്ഷ്മ തലത്തിലുള്ള പുനരാവിഷ്കാരമായിട്ടോ നാനോടെൿനോളജിയെ കാണാവുന്നതാണ്‌. എല്ലാ നാനോ വസ്തുക്കളുടെയും നിർമ്മാണത്തിന്‌ രണ്ട്‌ രീതികൾ അവലംബിക്കാവുന്നതാണ്‌. ഒന്ന് മേലെ നിന്ന്‌ താഴേക്കുള്ള 'ടോപ്‌ ഡൗൺ'(top down)രീതിയും രണ്ട്‌ താഴെ നിന്ന്‌ മുകളിലേക്കുള്ള 'ബോട്ടം അപ്‌'(bottom up) രീതിയും. നാനോ പദാർത്ഥങ്ങൾ വലിപ്പം കൂടിയ പദാർത്ഥങ്ങളിൽ‍ നിന്ന് ഉണ്ടാക്കിയെടുക്കുന്ന രീതിയാണ്‌ ടോപ്‌ ഡൗൺ. തന്മാത്രകളും ആറ്റങ്ങളും കൂട്ടിച്ചേർത്ത്‌ വിവിധ ഘടനകൾ നിർമ്മിക്കുന്ന രീതിയാണ്‌ ബോട്ടം അപ്‌. നൂതന സൂക്ഷ്മ ദർശിനികളുടെ കണ്ടുപിടിത്തമാണ്‌ നാനോടെൿനോളജിയെ ഇന്നു കാണുന്ന ഉയരത്തിലെത്തിച്ചത്‌. 1980-കളുടെ തുടക്കത്തിൽ ഐ.ബി.എം കമ്പനിയിലെ ശാസ്ത്രഞ്ജന്മാർ ആറ്റോമിക്‌ ഫോർസ്‌ മൈക്രോസ്കോപ്‌(AFM),സ്കാനിംഗ്‌ ടണലിംഗ്‌ മൈക്രോസ്കോപ്(STM) എന്നിങ്ങനെ രണ്ട്‌ മൈക്രോ സ്കോപ്പുകൾ കണ്ടുപിടിച്ചു. ഈ ഉപകരണങ്ങൾ ആറ്റങ്ങളെ നിരീക്ഷിക്കാനും അവ കൈകാര്യം ചെയ്യാനും വളരെയധികം സഹായിച്ചു.

⭕നമ്മള്‍ സാധാരണ ഇടപഴകുന്നത് ബള്‍ക്ക് മെറ്റീരിയലുകളുമായാണ് (Bulk Materials). വസ്തുക്കളുടെ വ്യാപ്തവും പിണ്ഡവുമൊക്കെ കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് അവയുടെ ഭൌതിക സ്വഭാവത്തില്‍ വ്യത്യാസം വരും എന്നത് നിത്യജീവിതത്തില്‍ അനുഭവവേദ്യമായ വസ്തുതയാണ്. പ്രതല വിസ്തീർണ്ണവും വ്യാപ്തവും തമ്മിലുള്ള അനുപാതം വലിയതോതില്‍ വര്‍ധിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ് അവയുടെ സ്വഭാവത്തില്‍ മാറ്റം വരുന്നത്. കൂടുതല്‍ ചെറുതാകുന്നതിനനുസരിച്ച് തന്മാത്രകള്‍ തമ്മില്‍ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനസാധ്യത വര്‍ധിക്കുന്നതിനാല്‍ രാസസ്വഭാവത്തിലും വ്യത്യാസങ്ങള് സംഭവിക്കും. നാനോ ടെക്നോളജി ആധുനിക ശാസ്ത്രത്തിലെ വികസിതമായ ഒരു ശാഖയാണ്.

⭕വസ്തുക്കളെ 1000000 മടങ്ങ് ചെറുതാക്കുമ്പോഴാണ് മൈക്രോ പാര്‍ട്ടിക്കിളുകള്‍ ലഭിക്കുന്നത്(10^-6 m). ഒന്നുമുതല്‍ ആയിരം മൈക്രോമീറ്റര്‍ വരെ വലുപ്പമുള്ളവയെയാണ് മൈക്രോപാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ എന്നു വിളിക്കുക. പൂമ്പൊടി, മണല്‍തരി, ധാന്യപൊടികള്‍ (മാവ്), പഞ്ചസാര പൊടി, തുടങ്ങിയവയയൊക്കെ ഈ ഇനത്തില്‍ പെടും.1000000000 (നൂറു കോടി അഥവാ ഒരു ബില്യന്‍) മടങ്ങ് ചെറുതാകുമ്പോഴാണ് നാനോ തലത്തിലെത്തുന്നത്(10^-9 m). ഒന്നുമുതല്‍ 100 നാനോമീറ്റര്‍ വരെയുള്ള വസ്തുവിനെയാണ് നാനോ പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നത്.

⭕മൈക്കിള്‍ ഫാരഡെയാണ് ആദ്യമായി നാനോപാര്‍ട്ടിക്കിളിനെക്കുറിച്ച് ഒരു ശാസ്ത്രീയമായവിശദീകരണം നല്‍കിയത് 1857 ല്‍. നാനോ പാര്‍ട്ടിക്കിളുകള്‍ നിര്‍മ്മിക്കുന്നതിന് ധാരാളം സാങ്കേതികവിദ്യകള്‍ നിലവിലുണ്ട്. ഹോമിയോപതിയില്‍ ഇവ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടോ എന്നറിയില്ല. അവരുടെ "succussion". അഥവാ നിശ്ചിത തവണയുള്ള കുലുക്കല്‍ പ്രക്രിയയിലൂടെ നാനോ പാര്‍ട്ടി ക്കിളുകള്‍ സൃഷ്ടിക്കാനാവുമെന്ന് തോന്നുന്നില്ല. അങ്ങനെ സംഭവിച്ചാല്‍ പ്രകൃതിയില്‍ വലിയ ദുരന്തങ്ങള്‍ക്ക് സാധ്യതയുണ്ട്.നാനോ തലത്തില്‍ സംഭവിക്കുന്ന ധാരാളം മാറ്റങ്ങള്‍ ശാസ്ത്രം കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. അവ പലമേഖലയിലും ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നുമുണ്ട്. അവ ആരോഗ്യത്തിനും പരിസ്ഥിതിക്കും വലിയ അപകടങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കാന്‍ സാധ്യതയുണ്ടെന്നും വളരെ സൂക്ഷിച്ചു കൈകാര്യം ചെയ്യണമെന്നുമാണ് ശാസ്ത്രം പറയുന്നത്. ശക്തമായ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കാം. കോശസ്ഥരങ്ങളില്‍ തുളച്ചുകയറാം.

⭕നാനോ തലം കഴിഞ്ഞാല്‍ അടുത്തത് മോളിക്കുലാര്‍ തലമാണ്. മോളിക്യൂളുകളുടെ വലിപ്പം വ്യത്യസ്തമാണ്. ഏറ്റവും ചെറിയ ഹൈഡ്രജന്‍ തന്മാത്രമുതല്‍ ഡിഎൻഎ വരെയുള്ള തന്മാത്രകളുടെ വലിപ്പത്തിന് ഒരു ഏകകം സാധ്യമല്ല. പൈകോമീറ്റര്‍ ( 10^-12) മുതല്‍ നാനോ മീറ്റര്‍ വരെയുള്ള പരിധികളിലാണ് അവയുള്ളത്. അടുത്തത് ആറ്റൊമിക് തലമാണ്. മോളിക്യൂലാര്‍ തലത്തിലേക്കെത്തുമ്പോള്‍ തന്നെ വലുപ്പം, വ്യാസം, തുടങ്ങിയ സംജ്ഞകളുടെയൊക്കെ സാധാരണ അര്‍ത്ഥം നഷ്ടമാകും. ആറ്റത്തിന്‍റെ വലിപ്പം കണക്കാക്കുന്ന ഒരു അളവാണ് വാൻഡര്‍ വാള്‍സ് റേഡിയസ്(Vander Waals Radius). ആറ്റങ്ങളുടെയും മോളിക്യൂളുകളുടെയും ഒക്കെ വലിപ്പത്തെക്കുറിച്ച് ശാസ്ത്രീയമായ ധാരണകള്‍ രൂപീകരിച്ചത് ഡച്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ വാന്‍ഡര്‍വാളിന്‍റെ പഠനങ്ങളാണ്. അതിനാണ് അദ്ദേഹത്തിന് നോബല്‍ സമ്മാനം ലഭിച്ചത്. (1910). ഇതനുസരിച്ച് ഒരു ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റത്തിന്റെറേഡിയസ് 1.2 ആംങ്സ്ട്രം ആണ് (Angsrom) ആണ്. ഒരു ആംഗ്സ്ട്രം 10^-10 മീറ്റര്‍ ആണ്.

⭕ഇനിയുള്ളത് പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ തലമാണ്. ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്‍റെ റേഡിയസ്സ് 2.82 ഫെംട്ടോമീറ്ററും (Femtometer) ഒരു പ്രോട്ടോണിന്‍റേത് 0.84 മുതല്‍ 0.87 വരെ ഫെംട്ടോമീറ്ററും ആണ്. ഒരു ഫെംടോമീറ്റര്‍ 10^-15 മീറ്ററാണ്. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ കൊണ്ടാണ് പ്രോട്ടോണുകള്‍ നിര്‍മ്മിച്ചിട്ടുള്ളത്. ഒരു ക്വാര്‍ക്കിന്‍റെ വലിപ്പം ഒരു പ്രോട്ടോണിന്‍റെ 2000 മടങ്ങ് ചെറുതാണ്. അതേതാണ്ട്. 0.43* 10^-18 മീറ്ററാണ്. ശാസ്ത്രം കണ്ടെത്തിയിട്ടുള്ളതില്‍ വെച്ച് ഏറ്റവും ചെറിയ വസ്തുവാണ് ക്വാര്‍ക്ക്. ഇതിനപ്പുറത്ത് ഊഹാപോഹങ്ങളുടെയും കഥകളുടെയും വിശ്വാസത്തിന്‍റെയും ലോകമാണ്. രോഗവും മരുന്നും ഒന്നും ഭൌതികമല്ല എന്ന് സാമുവല്‍ ഹാനിമാന്‍ വ്യക്തമാക്കിയിട്ടുമുണ്ട്.

⭕നാനോ തലവും, മോളിക്യൂലാര്‍ തലവും ആറ്റമിക് തലവും ക്വാർക്കു തലവും കഴിഞ്ഞ് വീണ്ടു ഒരു 32 തവണകൂടി നേര്‍പ്പിച്ചതാണ് ആർസനികം ആല്‍ബം. അതായത് ക്വാര്‍ക്കിന്‍റെയും 10^32 മടങ്ങ് ചെറുത്. ഞാന്‍ എട്ടാം ക്ലാസില്‍ പഠിച്ചിട്ടുളള ഗണിതവും ഇന്നത്തെ കുട്ടികള്‍ +2 ക്ലാസില്‍ പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്രവും മാത്രമേ ഇവിടെ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുള്ളു. ഇത് തെറ്റാണെങ്കില്‍ ലോകത്തിലിന്നുള്ള ഭൌതിക ശാസ്ത്രം മുഴുവന്‍ തെറ്റായിരിക്കണം. അങ്ങനെയാണെങ്കില്‍ നമ്മള്‍ ഇന്നനുഭവിക്കുന്ന സാങ്കേതിക സൌകര്യങ്ങളൊക്കെ “മായ” ആയിരിക്കണം. അതായത് അവ അനുഭവിക്കുന്നു എന്ന് നമുക്ക് തോന്നുന്നതോ, അങ്ങനെ സ്വപ്നം കാണുന്നതോ ആവണം.

⭕+2 കഴിഞ്ഞ ശാസ്ത്രീയ മനോവൃത്തിയ ഉള്ള ഒരാള്‍ക്ക് ഇത്തിരി ഒന്നു ബുദ്ധിമുട്ടിയാല്‍ ആധുനീക വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിലെ എല്ലാ സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെയും സങ്കേതങ്ങളുടെയും “അടിസ്ഥാനം” മനസ്സിലാക്കാനാവും. എന്നതാണ് അതിന്‍റെ ഏറ്റവും വലിയ മികവ്.   

Courtesy: Eliyas KP & Wikipedia