நானோ தொழில்நுட்பம்

நானோ தொழினுட்பம் (Nanotechnology) அல்லது மீநுண் தொழினுட்பம்  என்பது அணு, மூலக்கூறு, மீமூலக்கூறு அளவில் பொருள்களைக் கையாளும் தொழிற்கலை ஆகும். பரவலாக இன்று அறியப்படும் தொடக்கநிலை மீநுண் தொழினுட்பம் சில குறிப்பிட்ட தொழில்நுட்ப இலக்குகளை ஒட்டியது. இதன்படி, பெரிய அளவிலான பொருள்களையோ கருவிகளையோ செய்ய, துல்லியமாக அணு அளவிலும், மூலக்கூறு அளவிலும் பொருள்களைக் கையாண்டு செய்யும் முறையே மீநுண் தொழினுட்பம் ஆகும். இது இப்போது மூலக்கூற்று மீநுண் தொழினுட்பம் எனப்படுகிறது. பிறகு, மிகவும் பொதுவான விளக்கம் ஒன்றை  அமெரிக்கத் தேசிய மீநுண் தொழில்நுட்ப முன்முயற்சியகம் தந்தது. இதன்படி, மீநுண் தொழினுட்பம் என்பது குறைந்தது ஒரு பரிமாணத்தில்  1 முதல் 100 நானோமீட்டர் அளவு வரைஉள்ள நுண்ணிய பருப்பொருள் ஒன்றைக் கையாளும் திறம் கொண்ட நுட்பமாக வரையறுக்கப்பட்டது. இந்த வரையறையின்படி நானோ பொருளின் பரும அளவு மிகக்குறைவாக இருப்பதால் அவற்றின் பேரளவு நிலை (Macro level) பண்புகள் பெரிதும் மாறுபட்டு குவைய இயக்கவியல் (குவாண்டம் இயக்கவியல்) விளைவுகள் மிகவும் வினைப்படுவதைக் காணக்கூடியதாக இருக்கும். எனவே வரையறை குறிப்பிட்ட தொழில்நுட்ப இலக்கில் இருந்து பெயர்ந்து ஆய்வு வகைக்கு மாறிவிட்டதைக் கண்ணுறலாம். இதன்படி, இன்று இது குறிப்பிட்ட பரும அளவுக்குக் கீழே அமைந்த பொருளின் சிறப்பு இயல்புகளை விவரிக்கும் அனைத்து ஆராய்ச்சிகளையும் தொழில்நுட்பங்களையும் உள்ளடக்குகிறது.எனவே இது இப்போது மீநுண் தொழில்நுட்பங்கள் அல்லது மீநுண்ணளவுத் தொழில்நுட்பங்கள் என பன்மையில் அழைக்கப்படுகிறது. இதன் பொதுப்பான்மையாக அளவு மட்டுமே கருதப்படுகிறது. இதற்குப் பல பயன்பாடுகள் தொழில்துறையிலும் படைத்துறையிலும் வாய்த்துள்ளதால், உலக வல்லரசுகள் பல பில்லியன் வெள்ளிகள் (தாலர்கள்) செலவிட்டு வருகின்றன. அமெரிக்கா தன் தேசிய மீநுண் தொழில்நுட்ப முன்முயற்சியகத்தின் வழி 3.7 பில்லியன் அமெரிக்க வெள்ளிகளை முதலீடு செய்துள்ளது; ஐரோப்பிய ஒன்றியம் 1.2 பில்லியன் அமெரிக்க வெள்ளிகளையும் நிப்பான் எனும் யப்பான் 750 மில்லியன் அமெரிக்க வெள்ளிகளையும் முதலீடு செய்துள்ளன.Apply nanotech to up industrial, agri output, The Daily Star (Bangladesh), 17 April 2012.

பரு அளவால் வரையறுக்கப்படும் மீநுண் தொழினுட்பம், அறிவியலில் மேற்பரப்பு அறிவியல், கரிம வேதியியல், மூலக்கூற்று உயிரியல், குறைகடத்தி இயற்பியல், நுண்புனைவியல், மூலக்கூற்றுப் பொறியியல் போன்ற பல புலங்களை உள்ளடக்குகிறது.  எனவே இத்துறை சார்ந்த ஆராய்ச்சியும் பயன்பாடுகளும் பல்திறத்தனவாக, மரபியலான குறைகடத்திக் கருவி இயற்பியலில் இருந்து முற்றிலும் புதிய அணுகுமுறைகள் வாய்ந்த மூலக்கூற்றுமுறைத் தன்பூட்டுதல் முதல் மீநுண் பொருள்களை உருவாக்கல், நுண் தொழினுட்பம், மூலக்கூற்று மீநுண் தொழினுட்பம் என, நேரடி அணுவியல் மட்டக் கட்டுபாடுள்ள புலங்கள் அனைத்திலும் பரந்து விரிந்தமைகிறது.
அறிவியலாளர்கள் அன்மையில் மீநுண் தொழில்நுட்பத்தின் தொடர்ந்த எதிர்கால பின்விளைவுகள் பற்ரி விவாதித்து வருகின்றனர். இது மீநுண் மருத்துவம், மிநுண் மின்னணுவியல், உயிரிப்பொருள்வழி ஆற்றலாக்கம்,  நுகர்பொருட்கள் போன்ற அகன்ற விரிவான மீநுண் தொழில்நுட்பப் பயன்பாடுகளுக்கான பல புதிய பொருள்களையும் கருவிகளையும் உருவாக்க வல்லதாகும். இன்னொருவகையில் பார்த்தால், புதிய தொழினுட்பம் ஏற்படுத்தும் அத்தனைச் சிக்கல்களையும் மீநுண் தொழில்நுட்பமும் எதிர்கொள்கிறது. இது மீநுண் நச்சியல் விளைவுகளையும் மீநுண் பொருள்களால் ஆகிய சுற்றுச்சூழல் தாக்கங்களையும் கொண்டுள்ளது. இதன் தாக்கம் உலகப்பொருளியல் மீதும் அமைவதோடு பல அழிவுநாள் வரம்புநிலைகளையும் உருவாக்க வல்லதாக உள்ளது. இந்த அக்கறைகள், மீநுண் தொழில்நுட்பத்தைப் பரிந்துரைப்போருக்கும் உலக அரசுகளுக்கும் இடையில் சிறப்பு மீநுண் தொழில்நுட்ப ஒழுங்குமுறைகளை உருவாக்குதல் தேவையா எனும் விவாதத்தைக் கிளப்பிவருகின்றன.

தோற்றம்

மீநுண் தொழில்நுட்பத்துக்கான எண்ணக்கரு விதைந்த விவாதம் 1959 இல் பெயர்பெற்ற இயற்பியலாளரான இரிச்சர்டு பீய்ன்மனால் அவரது There's Plenty of Room at the Bottom எனும் உரையில் தொடங்கி வைக்கப்பட்டது. இதில் இவர் அணுக்களை நேரடியாகக் கட்டுபடுத்தி உருவாக்கும் பொருள்தொகுப்பின் வாய்ப்புகள் பற்றி விவரிக்கிறார். மீநுண் தொழினுட்பம் எனும் சொல்லை முதலில் 1974 இல் நோரியோ தானிகுச்சி அவர்களால் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. ஆனால் அப்போது இச்சொல் மிகவும் பரவலாக வழங்கப்படவில்லை.

பெயின்மன் கருத்துகளால் கவரப்பட்டு, கே. எரிக் டிரெக்சிலர் என்பார் தான் 1986 ஆம் ஆண்டு வெளியிட்ட Engines of creation: The Coming Era of Nanotechnology எனும் நூலில் மீநுண் தொழினுட்பம் எனும் சொல்லைப் பயன்படுத்தினார். இதில் மீநுண் அளவு புனைவி எனும் எண்ணக்கருவை முன்மொழிந்தார். இது அணுக் கட்டுபாட்டின் வழி சிக்கலான கட்டமைப்புடைய தன்னையே புனைவதோடு பிறவற்றையும் புனையும் ஆற்றல் கொண்டதாகும். இவர் 1986 இல் முன்னோக்கு நிறுவனம் அமைப்பை இனையாக நிறுவினார்.இதன்வழி மக்களின் விழிப்புணர்வை மீநுண் தொழில்நுட்பத்தின்பால் ஈர்த்து அத்தொழில்நுட்பத்தின் கருத்துப்படிமங்களையும் விளைவுகளையும் புரிந்துகொள்ள வழிவகுத்தார்.

இதனால், 1980 களில் இவரது கோட்பாட்டுப் பணிகளாலும் பொதுப்பணிகளாலும் மீநுண் தொழினுட்பம் தனிப்புலமாக எழுச்சிகண்டு வளரலானது. பல நுண்ணோக்கான உயர்நிலைச் செய்முறைகள் மேற்கோள்ளப்பட்டன. பொருண்மத்தின் அணுக்கட்டுபாட்டின்பால் ஆய்வாளர்களின் கவனத்தைக் குவித்தது. 1980 களில் ஏற்பாட்ட இரு புதுமைக் கண்டுபிடிப்புகள் இத்துறைyai உரமூட்டி வளர்த்தன.

முதலாவது கண்டுபிடிப்பு, ஊடுருவும் அலகீட்டு நுண்ணோக்கி 1981இல் புதிதாகப் புனைந்தமையாகும். இது வரலாறுகாணாத வகையில் தனித்தனி அணுக்களையும் அவற்றுக்கிடையில் அமைந்த பிணைப்பையும் தெளிவாக்க் காண வழிவகுத்தது. இதனால் 1989 ஆண்டளவுக்குள் தனி அணுக்களை வெற்றியோடு கையாள இந்நுண்ணோக்கியை பயன்படுத்த முடிந்தது. இதை உருவாக்கியதற்காக ஐ பி எம் சூரிச் ஆய்வகத்தைச் சேர்ந்த ஜெர்டு பின்னிகுவும் என்றிச் உரோகிரரும் 1986 ஆம் ஆண்டிற்கான இயற்பியல் நோபல் பரிசைப் பெற்றனர். அதே ஆண்டில் பின்னிகுவும், குவேட்டும் கெர்பெரும் இதையொத்த அணுவிசை நுண்ணோக்கியைப் புதிதாக புனைந்தனர்.
இரண்டாவது கண்டுபிடிப்பு, 1985 இல் நெளிபந்துகள் எனப்படும் பெருங்கரிம மூலக்கூறுகளாகிய புல்லெரீன்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டமையாகும். இக்கண்டுபிடிப்புக்காக ஆரி குரோட்டொ, இரிச்சர்டு சுமால்லே, இராபர்ட் கார்ல் ஆகிய மூவரும் 1996 ஆம் ஆண்டின் வேதியியல் நோபல் பரிசைப் பெற்றனர். C60  இவை முதலில் மீநுண் தொழில்நுட்பத்துக்குள் அடக்கப்படவில்லை ஆனால்,  பின்னர் கரிம மீநுண் குழல்கள் அல்லது நெளிகுழல்கள் எனப்படும் கிராபீன் குழல்களின் கண்டுபிடிப்புக்குப்  பின்னரே மீநுண் தொழில்நுட்ப வரையறைக்குள் வந்தது. இவற்றின். பயன்பாடுகள்  மீநுண்ணளவு மின்னணுவியலிலும் மின்னணுவியல் கருவிகளிலும் பேரளவாக அமையும் வாய்ப்புகளும் புலனாகின.

இப்புலம் 2000 களின் தொடக்கத்தில், வளர்நிலை அறிவியல், அரசியல், வணிகவியல் கவனத்துக்கு ஆட்படலானது. பல எதிர்ப்புகளையும் தொடர்ந்த முண்ணேற்ரத்தையும் சந்தித்தது. அரசு கழகத்தின் மீநுண் தொழில்நுட்ப அறிக்கைக்குப் பிறகு, வரையறைகள் குறித்தும் இத்தொழில்நுட்பத்தின் பின்விளைவுகள் குறித்தும் கருத்து மோதல்கள் தோன்றின. மூலக்கூற்று மீநுண் தொழில்நுட்ப விரும்பிகளால் விவரிக்கப்படும் பயன்பாடுகள் குறித்து பல அறைகூவல்கள் எழுந்தன. இது பொதுமக்களிடையே பெருவிவாத்த்தைக் கிளப்பியது. இவ்விவாத்த்தில் 2001 இலும் 2003 இலும் டிரெக்சிலரும் சுமால்லேவும் ஈடுபட்டனர்.
இதற்கிடையில் மீநுண்ணளவு தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களால் உருவாகிய பொருள்கள் வணிகவீயலாக வெற்ரிகாணத் தொடங்கிவிட்டன. இப்பொருள்கள் மீநுண்பொருள்களின் பேரளவு பயன்பாட்டால் உருவாகியவையே தவிர இவற்றில் பொருண்மத்தின் அணுமட்டக் கட்டுபாடேதும் கைக்கொள்ளப்படவில்லை. எடுத்துகாட்டுகளாக்க் குச்சுயிரித் தொற்றெதிர்ப்புள்ல வெள்ளி மீநுண்துகள்களைப் பயன்படுத்திய சூரியத் தடுப்புத்திரை அமைந்த வெள்ளி மீநுண்தட்டமைவையும் மீநுண் துகள்களால் ஆகியஒளி ஊடுருவும் சூரியத் தடுப்புத்திரையையும் அனலக மீநுண் துகள்களைப் பயன்படுத்தி வலுவூட்டிய கரிமநாரையும் துகிலியலில் உருவாகிய கறையெதிர்ப்பு மீநுண் குழல்களையும் கூறலாம்.

இந்தத் தொழினுட்பம் மூலம் வெவ்வேறு பண்புகளையுடைய துகள்களை (துணிக்கைகளை) ஒன்று சேர்க்கிறது. எடுத்துகாட்டாக, காந்தவியல், மின்னியல் அல்லது ஒளியியல் பண்புகள் வாய்ந்த துகள்களைக் குறிப்பிடலாம். மீநுண் துகள்களைத் தொகுக்கும்போது அவை தமது பொறியியல்வலிமையைக் கூட்டுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக மரபான பலபடிவங்கள் மீநுண் தொழில்நுட்பத்தால் வலிவூட்டப்படலாம். இவற்றை நாம் மாழைகளுக்கு (உலோகங்களிற்குப்) பதிலாகப் பயன்படுத்தலாம். இதன்காரணமாக எடையற்ற வலிவூட்டிய உறுதியான அமைப்புகள் கிடைக்கின்றன.

உலக அரசுகள், குறிப்பாக அமெரிக்காவும் ஐரோப்பிய ஒன்றியமும் மீநுண் தொழில்நுட்ப அறிவியல் ஆராய்ச்சியை வளர்த்தெடுக்க கணிசமான நிதியை ஒதுக்கீடு செய்தன. அமெரிக்கா மீநுண் தொழில்நுட்பத்துக்கான வரையறையை உருவாக்கி,  மீநுண் தொழில்நுட்ப முயல்வகத்தைத் தோற்றுவித்தது. இதன்வழி இத்தொழில்நுட்பத்துக்கான நிதியைப் பகிர்ந்தளித்த்து. ஐரோப்பா, ஐரோப்பியா ஆராய்ச்சி, தொழில்நுட்ப வளர்ச்சிக்கான அடிப்படைத் திட்டங்களால் மீநுண் தொழில்நுட்பத்தை வளர்த்தெடுத்தது.

இதில் 2000 இன் இடைப்பகுதியில் சீரிய அறிவியல் கவனம் செழிக்கத் தொடங்கியது.  மீநுண் தொழில்நுட்ப நெடுஞ்சாலையைத் திட்டமிடும் பல புதிய திட்டங்கள் எழுச்சி கண்டன  இது அணுவியல் நிலையில் பொருண்மத்தைக் துல்லியமாகக் கட்டுபடுத்துவதில் மையங்கொண்டு நடப்பு, எதிர்கால வளவாய்ப்புகளையும் இலக்குகளையும் பயன்பாடுகளையும் விவாதத்துக்கு உட்படுத்தியது.

இந்தியா உட்பட பல நாடுகளில் இந்த ஆராய்ச்சி நடைபெறுகின்றது. இது அடுத்த தலைமுறையின் தொழில் நுட்பம் எனக்கருதப்படுவதால் ஆராய்ச்சிகள் மிக இரகசியமாகவே நடைபெறுகின்றன.

அடிப்படை கருத்துப்படிமங்கள்

மீநுண் தொழினுட்பம் என்பது மூலக்கூற்று உலகின் செயல்பாட்டு அமைப்புகள் சார்ந்த பொறியியலாகும். இது நடப்பு ஆய்வுகளையும் மேலும் உயராய்வுக் கருத்துப்படிமங்களையும் உள்ளடக்குகிறது. அதன் உண்மைப் பொருளில், மீநுண் தொழினுட்பம்  கீழிருந்து மேலாகப் பொருள்களைக் கட்டியமைக்கும் விரிவாக்கத் திறமையைச் சுட்டுகிறது. இன்று  உருவாகியுள்ள நுட்பங்களும் கருவிகளும் இத்தகைய முழுமை வாய்ந்த உயர்செயல்திறப் பொருள்களைச் செய்ய உதவுகின்றன.

 நானோ தொழில்நுட்பக் கட்டமைப்பு 

நானோ தொழினுட்பவியலில் பயன்படுத்தப்படும் பிரதான மூலகம் காபனாகும். கடுங்கரி, வைரம் என்பன காபனின் பிறதிருப்பங்களாகும். புளோரின் செயற்கையாக உற்பத்தி செய்யப்பட்ட காபனின் மூன்றாவது பிறதிருப்பமாகும். காபன் பக்கி பந்து, காபன் நானோ குழாய், காபன் நானோ ஊதுகுழாய் என்பன புளோரின் மூலம் உற்பத்தியாக்கப்பட்ட சில பொருட்களாகும்.

 நானோ பொருட்களின் வகைப்பாடு 
நானோ பொருட்களை அவற்றில் எத்தனை பரிமாணங்கள் நானோ அளவுக்குள் (1-100 நானோ மீட்டர்) இருக்கிறது என்பதனை பொருத்து மூன்று பெரும் பிரிவுகளாக பிரிக்கலாம். அவையாவன, 1. ஒரு பரிமாண (1D) நானோ பொருட்கள், 2. இரு பரிமாண (2D) நானோ பொருட்கள், 3. முப்பரிமாண (3D) நானோ பொருட்கள்.

 மேற்கோள் 

 உசாத்துணை 
 Bonett, Jeniffer. Nanotechnology, Penn Engineering News (Spring 2004).
 Merkle, Ralph, Nanotechnology is coming, Frankfurter Allgegmeine Zeitung, September 11 2000, on page 55. (Originial in German but Translation is in English).
 Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties. The Royal Society and The Royal Academy of Engineering Nanoscience and nanotechnologies (July 2004), on page 5-6.  .
 The Foresight Institute. 1986–2006. James Lewis Enterprises. 03 Dec 2006 .
 Reynolds, Glenn. “Nanotechnology: Good Things in Small Packages.” Popular Mechanics October, 2006 issue.   Vol 183.No 10.
 The Next Big Thing . By Colin Blakemore. Vega and the Open University. 16 August 2000. Whales, England. 
 Bond, Richard “East Nanotechnology”. BBC News Online: Politics Show. 11 September, 2003.03 Dec 2006
 Chen, Andrew. The Ethics of Nanotechnology. Santa Clara University “student pages” (March 2002 )
 Drexler, K.Eric. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. New York,US; Anchor Books, 1986.

 வெளி இணைப்புகள் 


 What is Nanotechnology? (A Vega/BBC/OU Video Discussion)
 கார்பன் நானோக் குழாய் பற்றிய வலைக் கட்டுரை
 Token gesture for nanoscience – Frontline


பகுப்பு:வேதியியல்
பகுப்பு:பயன்பாட்டு அறிவியல்