Next
पदार्थविज्ञानाची प्रगत शाखा - नॅनो टेक्नॉलॉजी
BOI
Sunday, July 29 | 12:45 PM
15 0 0
Share this story

नॅनो टेक्नॉलॉजी हा नैसर्गिकदृष्ट्या प्राणिजीवनाइतका जुना विषय आहे. एक शास्त्र म्हणून इतक्या सूक्ष्मपणे त्याचा अभ्यास मात्र १९व्या शतकात सुरू झाला. आज तर हे तंत्रज्ञान खूप पुढे गेले आहे आणि भविष्यात त्यातून अनेक आश्चर्यकारक आविष्कार घडणार आहेत. या तंत्रज्ञानाच्या किमयेबद्दल लिहीत आहेत ज्येष्ठ अनुवादक, लेखक रवींद्र गुर्जर... त्यांच्या ‘किमया’ या सदरात...
.............
जुन्या काळी मॅट्रिकपर्यंत शिक्षण झाले असले, तरी लोकांचे मराठी, इंग्रजी, गणित, संस्कृत हे विषय चांगले तयार असत. हळूहळू नव्या ज्ञान-विज्ञान शाखा विकसित होत गेल्या. संगणक, माहिती तंत्रज्ञान, खगोल, व्यवस्थापन या नव्या विषयांचा समावेश अभ्यासक्रमात झाला. सर्व शाखांमध्ये अखंड संशोधन सुरू असते. निरीक्षण, नोंदी, प्रयोग आणि निष्कर्ष हा संशोधनाचा क्रम आहे. सर्व विषयांत आपल्याला गती असणे शक्य नाही; परंतु विषय कितीही अवघड असला तरी त्याची प्राथमिक माहिती असायला हवी. ती काळाची गरज आहे. ‘नॅनो टेक्नॉलॉजी’ हा त्यातलाच एक विषय. पदार्थविज्ञान शास्त्राची ती प्रगत शाखा आहे. क्वांटम फिजिक्स किंवा मेकॅनिक्स हा त्याचाच एक विभाग आहे.

कमालीच्या अतिसूक्ष्म आकारातील प्रमाणाचा वापर करून वस्तू बनवणे, म्हणजे नॅनो टेक्नॉलॉजी. प्रचंड वेगाने विकसित होणारे हे विलक्षण विज्ञान-तंत्रज्ञान आहे. समजा, आपला किंवा एखाद्या वस्तूचा आकार एक भागिले शंभर कोटी इतका लहान झाला, तर त्या सूक्ष्मतेची कल्पना करता येईल का? इतके त्याचे सूक्ष्मातिसूक्ष्म प्रमाण आहे. तिथे तुम्हाला अणू-परमाणूंचेही दर्शन होईल. संगणकाच्या चिप्सपासून वैद्यकीय क्षेत्रापर्यंत या शाखेने आश्च र्यकारक शोध लावलेले आहेत. मानवी जीवन उंचावण्यासाठी ते फारच उपयुक्त ठरत आहेत.

नॅनो टेक्नॉलॉजी हा नैसर्गिकदृष्ट्या प्राणिजीवनाइतका जुना विषय आहे. एक शास्त्र म्हणून इतक्या सूक्ष्मपणे त्याचा अभ्यास मात्र १९व्या शतकात सुरू झाला. रिचर्ड फेनमन (१९१८ ते १९८८) या पदार्थ वैज्ञानिकाला या शाखेच्या प्रारंभिक अभ्यासाचे श्रेय दिले जाते. १९७४मध्ये इंजिनीअरिंगमधल्या नोरिओ तानीगुची नावाच्या जपानी प्राध्यापकाने या शाखेचे ‘नॅनो टेक्नॉलॉजी’ असे नामकरण केले. १९८०नंतर त्याचा वेगाने विस्तार होऊ लागला. अणू-परमाणूंना ‘बघता’ येऊ शकेल, अशी प्रभावी सूक्ष्मदर्शक यंत्रे निर्माण झाली. अनेक शाखांमध्ये या तंत्रज्ञानाच्या वापराने क्रांतीचे युग सुरू झाले. २००० साली अमेरिकेचे अध्यक्ष बिल क्लिंटन यांनी त्याचे महत्त्व लक्षात घेऊन ‘नॅशनल नॅनो टेक्नॉलॉजी इनिशिएटिव्ह’ हा प्रकल्प सुरू केला. त्यासाठी वर्षाला १०० कोटी डॉलर्सची तरतूद केली. ‘परमाणूंच्या आकाराची यंत्रे’ या कल्पनेचा उदय झाला. त्यावर संशोधन करणाऱ्या तीन रसायनशास्त्रज्ञांना २०१६मध्ये नोबेल पारितोषिकही मिळाले.

आपल्याला मीटर-किलोमीटरचे मोजमाप ठाऊक आहे. त्यामुळे ‘नॅनो’च्या अतिसूक्ष्म जगाची कल्पना करणे अशक्यप्राय आहे. धूलिकण किंवा ‘इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप’मधून आपण सूक्ष्म कीटक पाहतो. अत्यंत शक्तिमान शास्त्रीय उपकरणांमधून एका मीटरच्या एक दशलक्षांश लहान अशा लांबीची आकृती दिसू शकते. ‘नॅनो’ म्हणजे एक भागिले शंभर कोटी. याचा अर्थ नॅनोमीटर म्हणजे मीटरचा १०० कोट्यांश इतका अतिसूक्ष्म भाग. या मोजमापाची काही उदाहरणे पाहू. ‘नॅनो’च्या तुलनेत आपल्या माहितीमधल्या वस्तू अतिमहाकाय ठरतात.

अणू - ०.१ नॅनोमीटर
मूलद्रव्याच्या दोन अणूंमधील अंतर - ०.१५ नॅनोमीटर
प्रथिन - १० नॅनोमीटर लांब
ट्रान्झिस्टर - १०० ते २०० नॅनोमीटर लांब.
सूक्ष्मजंतू - २०० नॅनोमीटर.
मानवी केस - ५० हजार ते एक लाख नॅनोमीटर व्यास
साधा कागद - एक लाख नॅनोमीटर जाड
चार फूट उंचीची व्यक्ती - १२० कोटी नॅनोमीटर
एम्पायर स्टेट इमारत (१२५० फूट उंच) - ३८,१०० कोटी नॅनोमीटर

काही कल्पना करता येते आहे का?

हे खूप विलक्षण आणि औत्सुक्यपूर्ण आहे खरे; पण या सगळ्याचा आपल्याला काही उपयोग आहे का? आधुनिक विज्ञान-तंत्रज्ञानात त्याला प्रचंड महत्त्व आलेले आहे. अणू-परमाणूंच्या मदतीने आपल्याला आश्चणर्यकारक अशा वाटणाऱ्या गोष्टी कशा घडू शकतात, हे ‘नॅनो’ मोजमापाच्या आधारे समजते. तेच तर ‘नॅनो’ विज्ञान आहे. त्याच्याच आधारे ‘नॅनो’ तंत्रज्ञान उदयास आले. आपल्याला दीर्घकाळ भेडसावणारे अनेक प्रश्न सोडविण्यासाठी त्याचा खरा, मोलाचा उपयोग आहे.

नॅनोच्या जगात खूपच मजेशीर (!) गोष्टी घडतात. कितीतरी पदार्थ अणू-परमाणूंच्या पातळीवर मुलखावेगळे वर्तन करतात. उदा. तांबे हा धातू नॅनोच्या आकारात पारदर्शक बनतो, तर सोने रासायनिकदृष्ट्या खूप कार्यशील बनते. कार्बन (कोळसा) अत्यंत मऊ असतो; पण तो नॅनोट्यूबच्या रचनेत अत्यंत कडक बनतो. म्हणजे वस्तू जरी तीच असली तरी ‘नॅनो’च्या पातळीवर त्याचे वैज्ञानिक गुणधर्म बदलतात. तसेच रासायनिक गुणधर्मही बदलतात. आपल्या दैनंदिन जीवनात गुरुत्वाकर्षण ही खूपच महत्त्वाची शक्ती आहे; परंतु नॅनोविज्ञानात ‘विद्युतचुंबकीय’ शक्तीपुढे त्याची काहीच ‘मात्रा’ चालत नाही. त्या शास्त्राचे नियम, आपल्याला ज्ञात असलेल्या शास्त्रांपेक्षा अत्यंत भिन्न आहेत.

आपली बोटे लाखो नॅनोमीटर लांबीची आहेत. त्यामुळे अणू-परमाणू आपल्या ‘हाताला’ लागणेच शक्य नाही. तशी अपेक्षा करणे म्हणजे ३०० किलोमीटर लांबीच्या चमच्याने जेवण्याचा प्रयत्न करणे! बुद्धिमान शास्त्रज्ञांनी ‘इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप’ तयार केल्यामुळे नॅनोच्या प्रमाणातील गोष्टी आपण ‘पाहू’ शकतो आणि त्यांना ‘कामा’लाही लावू शकतो. अशा यंत्रांना ‘अॅटोमिक फोर्स’, ‘स्कॅनिंग प्रोब’ आणि ‘स्कॅनिंग टनेलिंग’ मायक्रोस्कोप असे म्हणतात. साध्या प्रकाशकिरणांच्या साह्याने ज्या अत्यंत सूक्ष्म गोष्टी बघणे शक्य नाही, त्यासाठी ‘इलेक्ट्रॉन्स’ किरणांचा वापर करणे, ही त्या यंत्रांमागची मूलभूत कल्पना (तंत्रज्ञान) आहे. त्यामुळे अनेक क्षेत्रांत क्रांतिकारी बदल, सुधारणा झाल्या आहेत आणि त्याची उपयुक्तता सिद्ध झाली आहे. येत्या काही दशकांमध्ये त्याचे फायदे खऱ्या अर्थाने जगाला समजतील. परंतु आतापासूनच निरनिराळ्या ‘अंगांनी’ त्याचा उपयोग सुरू झालेला आहे. प्रथिने, जंतू, विषाणू आणि पेशी यांचे सूक्ष्म कार्य दीर्घकाळापासून आपल्याला ज्ञात आहे. ते ‘नॅनो’ पातळीवरचेच आहे.

नॅनोचिप्सच्या वापराने संगणक लहान, स्वस्त आणि कितीतरी वेगवान होऊ शकतील. ‘नासा’चे शास्त्रज्ञ कार्बन नॅनोट्यूब्जच्या साह्याने पृथ्वीपासून अवकाशात जाणाऱ्या ‘लिफ्ट’वर संशोधनाचा विचार करत आहेत. त्यातून माणसे आणि साधनसामग्रीची ये-जा रॉकेटपेक्षा खूप कमी खर्चात होऊ शकेल. वैद्यकशास्त्राला तर हे तंत्रज्ञान म्हणजे वरदानच ठरणार आहे. अर्थातच साऱ्या मानवजातीला. मोबाइल, आयपॉड, लॅपटॉप आणि टीव्हीच्या पडद्यांसाठी ‘नॅनो’ पातळीवर प्लॅस्टिक फिल्म्स बनवण्याच्या मार्गावर आहेत. एकेका अणूच्या उपयोगाने गाडीचे गियर्स, स्विच, पंप किंवा इंजिन अत्यंत लहान आकारात बनण्याची शक्यता आहे. नॅनो यंत्रांचेच नॅनो यंत्रमानव (रोबो) बनतील. ते शरीरात सोडून आजारग्रस्त भागांवर उपचार होऊ शकतील. हे सगळे अत्यंत अविश्वअसनीय, परंतु येऊ घातलेले (काही प्रमाणात आलेलेसुद्धा) तंत्रज्ञान आहे. अशी यंत्रे बनविणे हे खूपच क्लिष्ट, गुंतागुंतीचे शास्त्र आहे. तूर्त त्याचा विचार न केलेलाच बरा! कितीतरी विषयांचे ज्ञान आपल्याला नसते; पण त्याचा उपयोग काय आणि कसा करायचा ते ठाऊक असले म्हणजे झाले!

नॅनो तंत्रज्ञानाचे भवितव्य उज्ज्वलतम आहे. ते ‘शाप की वरदान’ ठरते, हे काळच ठरवेल. अखिल जग आणि प्राणिमात्रांना ते व्यापून राहील. आजची तरुण पिढी त्याची साक्षीदार आणि लाभार्थी असेल.

रवींद्र गुर्जर
संपर्क : ९८२३३ २३३७०
ई-मेल : rvgurjar@gmail.com

(‘बाइट्स ऑफ इंडिया’वर दर रविवारी प्रसिद्ध होणाऱ्या रवींद्र गुर्जर यांच्या ‘किमया’ या सदरातील सर्व लेख https://goo.gl/TiSWnh या लिंकवर एकत्रितरीत्या उपलब्ध आहेत.)
 
15 0 0
Share this story

Post Your Comment
मराठी English
Your Name *
Email
 
Notify me once my comment is published
Comment *
Content limited to 1000 characters,1000 characters remaining.

Select Language
Share Link