Thursday, November 4, 2010

அணுஅணுவாக உலகை எழுப்புதல்

அணுஅணுவாக உலகை எழுப்புதல்
Tamil Economics Article ஒரு நிமிடம் கண்ணாடிக்கு முன்னால் நில்லுங்கள். மெதுவாக உங்கள் முகத்தை அலகிட்டு நோக்குங்கள். கண்கள், காதுகள், மூக்கு, உதடு, கன்னம், தலைமயிர், நெற்றி... இன்னும் கொஞ்சம் நெருக்கமாகச் சென்று பார்த்தால் கன்னத்தின் மேற்பரப்பில் தோலும் அதனுள் சதையும் உண்டு. ஒரு கத்தியை எடுத்துக் கன்னத்தை நறுக்கிப் பார்த்தால் தோலின் புறப்பரப்பு, அடித்தோல், நரம்பு, முடிச்சு, சதை எனப் பிரித்துப் பார்க்க முடியும். அவற்றையும் இன்னும் நுணுகி ஆராய்ந்தால் அவற்றிலுள்ள புரதமும் இரத்தமும் நிணமும் புலப்படும். புரதத்தைப் பகுக்கத் தலைப்பட்டால் இறுதியில் கார்பன், ஹைட்ரஜன், ஆக்சிஜன், நைட்ரஜன் என்று மிகச் சிறிய எண்ணிக்கையிலான அணுக்களைக் கொண்ட மூலக்கூறுகளாக அவற்றின் அமைப்புத் தெரியவரும்.
வெட்டியெடுக்கப்பட்ட கன்னத்தின் மொத்த கார்பன் அளவு, நைட்ரஜன் அளவு ஆகியவற்றைக் கார்பன், நைட்ரஜன் ஆகியவற்றுக்கான இன்றைய விலையைக் கொண்டு கணக்குப் போட்டால்? கிட்டத்தட்ட நம் உடம்பில் ஒன்றுமில்லை எனத் தெரியவரும். ஆனால் பகுக்கப்பட்ட பாகங்களின் விலையும் ஒன்று சேரும் மனித உறுப்பின் விந்தையும் ஒன்றா? இல்லை என்றுதான் இது நாள் வரை நாம் நம்பிவந்திருக்கிறோம். ஆனால் இந்த நம்பிக்கையைத் தகர்க்கச் சில விஞ்ஞானிகள் தலைப்பட்டு வருகிறார்கள். இவர்கள் உரையாடல்களில் அடிக்கடி வரும் வார்த்தை - அதிநுண்நுட்பம் - நானோடெக்னாலஜி.
விதிகள் தெரியாத காலங்களில் விந்தையாக இருந்த விஷயங்களை இப்பொழுது இயற்கையின் அதிநுண் நுட்பத்திறன் என்று விஞ்ஞானிகள் விளக்குகிறார்கள். விலையற்ற, உலகம் முழுவதும் விரவிக்கிடக்கும் கார்பன், ஆச்சிஜன், ஹைட்ரஜன் என்னும் மிகச் சிறிய சில அணுக்களினால் இயற்கை சிக்கலான விஷயங்களை வடிக்கிறது. இவை தம்மைத் தாமே பெருக்கிக் கொள்ளக்கூடியவை, காயம்பட்டால் தம்மைக் குணப்படுத்திக் கொள்ளக்கூடியவை, சந்ததியிடம் தம்முடைய மரபுக் கூறுகளைக் கடத்தக்கூடியவை.
இவை அசையும், நடக்கும், பறக்கும், நீந்தும். இவற்றில் சில தம்மை அறியக்கூடியவை. அவற்றுக்கு உணர்வுகள் உண்டு, பகுத்தறியும் திறனுண்டு. இயற்கை உற்பத்திசெய்யும் இந்த உயிர்கள் விலைமதிப்பற்றவை. ஆனால் இவற்றின் அடிப்படை வெறும் கரியும் நீரும் காற்றும்தான். இயற்கைச் சிருஷ்டியின் சில சூட்சுமங்கள் மனிதனுக்குப் பிடிபடத் தொடங்கியிருக்கின்றன. அணுவணுவாக உலகைச் சமைக்கும் சிருஷ்டி விளையாட்டில் மனிதன் முதலடிகளை எட்டிவைக்கத் தொடங்கியிருக்கிறான்.
சிறியதும் பெரியதும்
அறிவியல் மொழியில் நானோ என்பது ஒரு நொடி அல்லது ஒரு மீட்டரை (காலம் மற்றும் தூரத்தின் அடிப்படை அலகுகள்) ஒரு பில்லியன் (100,00,00,000) பகுதிகளாகப் பிரிப்பதில் ஒரு பங்கு. நமக்கு வியாதிகளை உண்டுபண்ணும் பாக்டீரியாக்களின் அளவு ஒரு மைக்ரோமீட்டர் (ஒரு மீட்டரில் மில்லியனில் (நூறாயிரத்தில்) ஒரு பங்கு) அந்த நுண்ணுயிரியின் அளவில் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்குதான் நம்முடலில் இருக்கும் டிஎன்ஏக்களின் அளவு - இந்த அளவைத் தான் அறிவியல் மொழியில் நானோமீட்டர் என்று குறிக்கிறார்கள். நம்முடலில் இருக்கும் புரதங்கள் அணுக்களையும் மூலக்கூறுகளையும் கொண்ட தொகுப்பு. எனவே இவை சில நூறு நானோமீட்டர்கள் அளவுள்ளவை. அணுக்களின் அளவு ஒரு நானோமீட்டரில் பத்தில் ஒரு பங்கு. இந்த அளவை விஞ்ஞானிகள் ஆங்க்ஸ்ட்ராம் என்ற அளவு கொண்டு குறிப்பார்கள்.
அதிநுண் தொழில்நுட்பம் என்பது அணுக்களை ஒவ்வொன்றாக இணைத்து உருவாக்கும் நுட்ப முறையாகும்.
கீழே இன்னும் இடமிருக்கிறது
1959ஆம் ஆண்டு ரிச்சர்ட் ஃபெய்ன்மன் என்னும் அமெரிக்க விஞ்ஞானி "கீழே இன்னும் நிறைய இடமிருக்கிறது" என்ற தலைப்பில் ஓர் உரையாற்றினார். சென்ற நூற்றாண்டின் உன்னத இயற்பியலாளர்களில் ஒருவராகக் கருதப்படுபவர் பேராசிரியர் ஃபெய்ன்மன். இவருடைய சொற்பொழிவில் மிக நுண்ணிய கருவிகளைக் கொண்டு அணுவணுவாகக் கருவிகளை உருவாக்க முடியும் என்னும் கருத்தை முன்வைத்தார். இத்தகைய கருவிகள் மிகவும் நுண்ணியவை. சில அணுக்களை மட்டுமே கொண்ட தொகுப்புகள்தான் இந்தக் கருவிகள். இந்தக் கருவிகள் தொடர்ந்து வேறுவழிகளில் உருவாக்க முடியாத பல நுண்பொருள்களை உருவாக்கக்கூடும் என்று அவர் கணித்தார்.
இத்தகைய அதிநுண் கருவிகளைச் செய்வதில் பல சிக்கல்கள் இருக்கின்றன. உதாரணமாக, தனித்த ஓர் அணுவின் இருப்பிடத்தைத் துல்லியமாக உணர்வது அவ்வளவு சுலபமில்லை. அதே போல அணுக்களை ஓர் இடத்தில் நிறுத்திவைப்பது, அவற்றின் தொகுதியொன்றை உருவாக்குவது போன்றவற்றில் நடைமுறைச் சிக்கல்கள் நிறைய உண்டு. அளவு குறையக் குறைய இவற்றின் பரப்பு இழுவிசை, இவற்றுக்கு இடையேயான வாண் டெர் வால் விசை என்று சொல்லப்படும் ஈர்ப்புவிசை போன்றவை பெரிய அளவில் மாறுபடும். ஃபெய்ன்மன் 1959லேயே இதன் சிக்கல்களை ஓரளவுக்குத் துல்லியமாக வரையறுத்தார். என்றாலும் அடிப்படை அறிவியல் விதிகளில் இப்படி அணுக்களைக் கொண்டு கட்டுவதற்கு எந்தவிதத் தடையும் இல்லை என்பதை மிகவும் ஆணித்தரமாக உலகுக்கு உணர்த்தியவர் அவர்தான். அறிவியலாளர்கள் தொழில் நுட்பச் சிக்கல்களை வருங்காலத்தில் கடக்கக்கூடும் என்னும் நம்பிக்கையும் அவருக்கு இருந்தது.
ஃபெய்ன்மனின் இந்த நம்பிக்கைக்கு ஆதாரம் உயிரிகள்தான். "ஓர் உயிரினம் மிகச் சிறியதாக இருக்கலாம். சொல்லப்போனால் பெரும்பாலான உயிரினங்கள் மிகவும் நுண்ணியவையே. ஆனால் அவை துடிப்பானவை, செயல்திறனுள்ளவை. அவை பொருள்களைத் தயாரிக்கின்றன, நடக்கின்றன, நெளிகின்றன. அவை மிகச் சிறிய அளவுகளில் எல்லாவிதமான அற்புதச் செயல்களிலும் ஈடுபடுகின்றன. தகவலைச் சேமித்துவைக்கின்றன. நம்மாலும் மிகச் சிறிய கருவிகளை உற்பத்திசெய்ய முடியும். இந்தக் கருவிகள் நமக்குத் தேவையான எல்லாவற்றையும் மூலக்கூறு அளவுகளில் செய்யும்".. ஃபெய்ன்மன் தன்னுடைய கற்பனைக்கு அடிப்படை இயற்பியல் விதிகளைத் துணைக்கழைத்துக்கொண்டார்
சரித்திரப் புகழ்பெற்ற அந்த உரையை அவர் வழங்கிய நாள்களில் மின் கணினிகள் கிடையாது. மிக நுண்ணிய மின்னணுச் சாதனங்களை உருவாக்கும் திறமை அப்பொழுது மனிதனுக்கு இல்லை. நம்முடைய இன்றைய மடிக் கணினியின் திறனைவிடக் குறைந்த அந்தக் காலக் கணினிகள் ஒரு கட்டடம் முழுவதையும் ஆக்கிரமித்திருந்தன. இன்றைக்குக் கிட்டத்தட்ட மூன்று மைக்ரான் அளவில் (ஒரு மனிதத் தலைமயிரின் விட்டத்தில் முந்நூறில் ஒரு பங்கு) சிலிக்கன் சில்லுகளில் மின்னணுச் சாதனங்களை வடிக்கும் திறமை நமக்கு இருக்கிறது. ஆனால் 1959இல் இதே போன்ற தொழில் நுட்பத்தை ஃபெய்ன்மன் முன்வைத்தார். எலக்ட்ரான் கதிர்களால் கிறுக்கி ஒற்றைக் குண்டூசியின் தலையில் 25,000 பக்கங்களைக் கொண்ட என்சைக்ளோபீடியா பிரிட்டானிக்கா புத்தகத் தொகுப்பை எழுதிவிட முடியும் என்று அடிப்படை இயற்பியல் விதிகளைக் கொண்டு கணக்குப் போட்டுக் காட்டினார். இது ஃபெய்ன்மன் உரையின் தொடக்கம்தான்.
எழுதுவதைப் போலவே மிகச் சிறிய அளவில் மின்கடத்தும் கம்பிகளையும் டிரான்ஸிஸ்டர்களையும் இன்னும் பல மின்னணுக் கருவியின் பாகங்களையும் சிறியதாக, மிக நுண்ணியதாக உற்பத்தி செய்ய முடியும். இப்படிச் செய்யப்பட்டவை விசேடமானவை. இவை வெறும் பொருள்கள் அல்ல, கருவிகள். இந்தப் புத்திசாலிக் கருவிகளால் தங்களைவிட இன்னும் சிறிய சில கருவிகளை உற்பத்திசெய்ய முடியும். (இன்றைக்கு மிகச் சிறிய கருவிகளையும் மின்னணுச் சில்லுகளையும் கணினி கொண்டு இயக்கப்படும் கருவிகள்தான் உருவாக்குகின்றன).
அணுவணுவாகச் சமைத்தல்
தற்பொழுது வேதியியலில் பல்வேறு வேதிப்பொருட்களைக் கலவையாக்கிப் புதுப் பொருள்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. வேதி வினைஞர்களுக்குப் புதுப் பொருள்களைச் சமைக்கும் திறமை அதிகரித்துவருகிறது என்றாலும், இந்தக் கலவை முறை பெரும்பாலும் பரீட்சார்த்தமாகவே நிகழ்த்தப்படுகிறது. ஆனால் அதிநுண் நுட்பத்தின் உச்சகட்டமாக விஞ்ஞானிகள் அணுக்களை ஒவ்வொன்றாகக் கோர்த்துப் புதுப் பொருள்களை உருவாக்குவார்கள் என்றார் ஃபெய்ன்மன். தீர்க்கமாகக் கணிக்கப்பட்ட இரண்டு அணுக்கள், துல்லியமான கருவிகளால் நகர்த்தப்பட்டு இணைக்கப்படும் - புதுப் பொருள் உருவாகும். இப்படிச் செய்யும்பொழுது எந்த அணுவையும் எடுத்து எதனுடன் வேண்டுமானாலும் கோர்த்துவிட முடியாது, (வேதியியல்) விதிகளுக்கு உட்பட்டுதான் இது நிகழும் என்பதையும் ஃபெய்ன்மன் நினைவுறுத்தினார்.
ஃபெய்ன்மனின் அந்த உரையைச் சில அறிஞர்கள் பகல்கனவு என வருணித்தார்கள். பல விஞ்ஞானிகளுக்குக்கூட அவர் சொன்னதன் சாத்தியங்கள் பிடிபடவில்லை. மெதுவான அறிவியல் வளர்ச்சியில் மனிதன் புதிது புதிதாகச் சிறிய பொருள்களைச் செய்யத் தொடங்கினான். பெரிய கண்ணாடிக் குமிழ்களாக இருந்த வால்வுகள் போய்ச் சிறிய டிரான்ஸிஸ்டர்கள் வந்தன. தொடர்ந்து மெல்லிய சிலிக்கன் தகடுகளில் இந்த டிரான்ஸிஸ்டர்களின் பாகங்கள் கீறப்பட்டன. தொடர்ச்சியாகப் பல ஆயிரக்கணக்கான டிரான்ஸிஸ்டர்கள் கொண்ட தொகுப்பு மின்னணுச் சில்லுகளாக வரத்தொடங்கின.
இப்பொழுது மைக்ரான் அளவில் பல சாதனங்கள் புழக்கத்திலிருக்கின்றன. இதன் நீட்டிப்பாக நானோமீட்டர் அளவிலான அதிநுண் நுட்பம் கனவு நிலையிலிருந்து மாறி விஞ்ஞானிகளிடையே சாத்தியமான வழி முறையாக ஒத்துக்கொள்ளப்பட்டிருக்கிறது. 1974ஆம் ஆண்டு டோக்கியோ பல்கலைக் கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் நோரியோ தனிகுச்சி என்பவர்தான் நானோடெக்னாலஜி என்னும் வார்த்தையை, இந்த நுட்பியலை, விவரிக்கப் பயன்படுத்தினார்.
அது வேறு உலகம்
மைக்ரான் அளவிலிருந்து குறையக் குறையப் பல அடிப்படை மாறுதல்கள் நிகழத் தொடங்குகின்றன. அளவுக்கு அதிகமான டிரான்ஸிஸ்டர்களை நெருக்கிச் சில்லுகளில் அடைக்கும்பொழுது அவற்றுக்கிடையே வெப்பம் அதிகரிக்கத் தொடங்குகிறது. இதுவே இன்றைக்கு நுண்மின்னணுவியலின் பெரும் பிரச்சினை. இதன் அளவை இன்னும் குறைத்து நானோமீட்டர் அலகுகளில் மாற்றினால் நாம் அணுக்களின் உலகை எட்டுவோம். அந்த நிலையில் செவ்வியல் இயற்பியல் விதிகள் மீறப்படும்; குவாண்டம் விதிகள் தலையெடுக்கும்.
குவாண்டம் விதிகள் மிகவும் சிக்கலானவை. அருகருகே வரும் இரண்டு டிரான்ஸிஸ்டர்களில் இணைப்பே இல்லாமல் எலக்ட்ரான்கள் தாவக்கூடும். (பெரிய ஆற்றை நம்மால் தாண்ட முடியாது, அதைக் கடக்கப் பாலம் என்னும் இணைப்பு வேண்டும். ஆனால் அகலம் குறைந்த கால்வாயை எளிதாகத் தாண்டிவிடலாம். இதேபோலத்தான் எலக்ட்ரான்களும் இணைப்பில்லாமலே எல்லா இடங்களுக்கும் பாயத் தொடங்கும்). இதைத் தவிர அணுக்கள் நெருங்க நெருங்க விலக்கு விசைகள், ஈர்ப்பு விசைகள் போன்றவை அதிகரிக்கத் தொடங்கும்.
இவை எல்லாவற்றையும் துல்லியமாகக் கணித்துப்புதிய பொருள்களையும் கருவிகளையும் உருவாக்க முடியும் என்னும் நம்பிக்கை இன்றைய விஞ்ஞானிகளுக்கு இருக்கிறது. இதற்கு முக்கியமான காரணங்கள் இரண்டு - கணிப்பும் கருவிகளும். அணுக்களின் உலக விதிகள் (குவாண்டம் இயக்கவியல்) அவர்களுக்கு இப்பொழுது நன்றாகப் புரிந்துவிட்டன. இவற்றைக் கொண்டு துல்லியமாக அணுக்களையோ அணுத்தொகுதிகளையோ ஏன் அணுவின் பாகங்களையோ ஆராய முடியும். அணுக்களின் உலகை நேரடியாகப் பார்ப்பதற்கு இப்பொழுது அவர்களிடம் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி, அணுவிசை நுண்ணோக்கி போன்ற அற்புதமான கருவிகள் இருக்கின்றன. இவைகளைக் கொண்டு அதிநுண் உலகில் நடப்பவற்றைத் துல்லியமாகப் பார்ப்பதோடு மட்டுமல்லாமல் சில சமயங்களில் மாற்றியமைக்கவும் முடிகிறது. இவற்றைப் பற்றித் தெரிந்து கொள்வதற்கு முன்னால் இன்றைய விஞ்ஞானிகளின் அதிநுண் நுட்பக் கனவுகள் சிலவற்றைப் பார்க்கலாம்.
வருங்காலத்தின் வடிவம்
1. பச்சோந்தியின் நிறம்மாறும் தன்மையை ஆராய்ந்து அதேபோன்ற மூலக்கூறுகளைக் கொண்ட பூச்சுகளை வடிவமைத்தல். இந்தப் பூச்சுகள் பூசப்பட்ட விமானம் ஆகாயத்தில பறக்கும்பொழுது மேகத்தின் தன்மை, காற்றின் அழுத்தம் போன்றவற்றுக்கேற்பத் தன்னைத் தானே நிறம் மாற்றிக்கொள்ளும். இப்படிப்பட்ட விமானம் பறக்கும்பொழுது நம் கண்ணுக்குத் தெரியாது.
2. அதிநுண் நுட்பத்தைக் கொண்டு வடிக்கப்பட்ட கற்களால் கட்டப்படும் வீடு, கோடைக் காலத்தில் தன்னுடைய துளைகளின் நெருக்கத்தைத் தளர்த்திக் கொண்டு காற்று எளிதில் ஊடுருவும் தன்மை கொண்டதாக நெகிழ முடியும். அதேபோல் குளிர்காலங்களில் தன்னை இறுக்கிக்கொண்டு கட்டிடத்தினுள் குளிர் நுழையாமல் தடுக்க முடியும்.
3. விசேடமாக வடிவமைக்கப்பட்ட செயற்கைத் தடுப்பு மருந்துகள் கிருமிகள் இருக்கும். திசையில் தங்களைத் தாங்களே செலுத்திக்கொண்டு, அவற்றைத்தேடிக் கண்டுபிடித்து, நேரடியாகக் கிருமிகளுடன் இணைத்துக்கொண்டு நோய்ப் பரவலைத் தடுக்கக் கூடும். இதேபோலக் காயத்திற்கான மருந்தும் திறமையாகக் காயத்தை ஆறவைக்க உதவும்.
4. இரத்தத்தில் செலுத்தப்படும் மருந்து, இரத்தக் குழாய்களில் கொழுப்பு அடைபடும் இடத்தை மட்டும் கண்டுபிடித்து அங்கே வினைபுரிந்து கொழுப்பைக் கரைக்குமாறு வடிவமைக்க முடியும். இப்படியான மருந்துகள் மாரடைப்பைத் தடுக்கப் பெரிதும் உதவும். பொதுவில் நோய் இருக்கும் இடத்தைத் தெரிந்து கொள்ள வேண்டிய அவசியமின்றி நோய்க்கான அறிகுறிகள் தென்பட்டவுடன் மருந்தைச் செலுத்தினால், மருந்து தானாக நோய்க்கான இடத்தை அறிந்து செயல்படுவது சாத்தியம் என் விஞ்ஞானிகள் நம்புகிறார்கள்.

No comments:

Post a Comment