హలో ‘నానో’

అణువు, పరమాణువు స్థాయిల్లో పదార్థ నియంత్రణను నానో సాంకేతికత (Nano Technology) గా నిర్వచిస్తారు. నేషనల్‌ నానో టెక్నాలజీ ఇనిషియేటివ్‌ (యూఎస్‌ఏ) ప్రకారం సూక్ష్మ సాంకేతిక ఫరిజ్ఞానం అనేది 1-100 నానో మీటర్ల పరిధిలోని పదార్థ నియంత్రణ లేదా అనుసంధానాలను తెలుపుతుంది. గ్రీకు భాష నుంచి ఉద్భవించిన నానో అనే పదానికి అర్థం మరుగుజ్జు. మీటరులో ఒక వెయ్యి మిలియన్‌ వంతు (లేదా) ఒక బిలియన్‌ వంతు పరిమాణాన్ని నానో మీటర్‌గా పేర్కొంటారు.

పారిశ్రామిక, మిలిటరీ వంటి రంగాల్లో అనువర్తనాల, అవకాశాల దృష్ట్యా వివిధ దేశాల ప్రభుత్వాలు నానో సాంకేతికత పరిశోధనా కార్యక్రమాల్లో బిలియన్ల డాలర్లను వెచ్చిస్తున్నాయి. సూక్ష్మ సాంకేతికత అంటే గుర్తుకొచ్చే ప్రముఖ వ్యక్తులు ముగ్గురు రిచర్డ్‌ ఫెన్మర్‌, నోరియో తనిగుచి, ఎరిక్‌ కే డ్రెక్సలర్‌. వీరి గురించి, నానో టెక్నాలజీ గురించి పూర్తి వివరాలు తెలుసుకుందాం.

• 2012 వరకు అందిన గణాంకాల ప్రకారం,
  (ఎ) నేషనల్‌ నానోటెక్నాలజీ ఇనిషియేటివ్‌ ద్వారా అమెరికా 3.7 బిలియన్‌ డాలర్ల పెట్టుబడి పెట్టింది.
  (బి) యూరోపియన్‌ యూనియన్‌ 1.2 బిలియన్‌ డాలర్ల పెట్టుబడి పెట్టింది.
  (సి) జపాన్‌ 750 బిలియన్‌ డాలర్ల మేరకు పెట్టుబడి పెట్టింది.
• నానో సాంకేతికత అనువర్తనాల వల్ల ఎన్నో రకాల వినూత్న పరికరాలు, పలురకాల నూతన పదార్థాలను కనుగొనటం జరిగింది. ఉదాహరణకు నానో మెడిసిన్‌, నానో ఎలక్ట్రానిక్స్‌, శక్తి ఉత్పత్తికి అనువైన జీవ పదార్థాలు.
• నానో సాంకేతికతకు అవసరమైన అంశాలను 1959లో రిచర్డ్‌ ఫెయిన్‌మెన్‌ అందించారు. Theres a Plenty of Room at the Bottom అనే పేరుపై నానో సాంకేతికతకు సంబంధించిన అవకాశాలను విస్తృతంగా అందించారు.
• నానో సాంకేతికత అనే పదం మొదట ‘నోరియో తనిగుచి’తో 1974లో వినియోగించారు.
• ఫెయిన్‌మెన్‌ అందించిన అంశాల్లో ప్రభావితమైన K.Eric Drexler నానో సాంకేతికత అనే పదాన్ని తన ప్రచురణల్లో వినియోగించారు. నానో సాంకేతికతకు సంబంధించిన పలు అంశాలను 1986లో రాసిన Engines of Creation : The Coming Era of Nanotechnology పుస్తకంలో ప్రచురించారు. ఇందులో నానో స్థాయిల్లోని ‘Assembler’ ల గురించి వెల్లడించారు.
• 1986లో Drexler Foresight Instituteకు సహ వ్యవస్థాపకుడయ్యాడు. దీని ఆధ్వర్యంలో ప్రజలకు నానో సాంకేతికత పరిజ్ఞానం పట్ల అవగాహన పెంచే కార్యక్రమాలు, వాటి అనువర్తనాలను విరివిగా ప్రజల్లోకి తీసుకువెళ్లే కార్యక్రమాలు చేపట్టారు.
• 1981లో కనుగొన్న Scanning Tunneling Microscope సహాయంతో నానో సాంకేతికత పరిజ్ఞానం కొత్తపుంతలు తొక్కింది. దీని సహాయంతో పరమాణువులు, వాటి మధ్య ఏర్పడే బంధాలను క్షుణ్ణంగా చిత్రించడం, పరిశీలించడం సాధ్యమైంది. ఈ పరిశీలనల ఆధారంగా 1989 నాటికి పరమాణువులను నానో స్థాయిలో నియంత్రించడం సాధ్యమైంది.
• ఈ మైక్రోస్కోప్‌ను ఆవిష్కరించినందుకు Gred Binning, Heinrich Rohrerలకు 1986లో భౌతిక శాస్త్ర విభాగంలో అత్యున్నత నోబెల్‌ పురస్కారం లభించింది.
• ఈ సమయంలోనే నానో సాంకేతికతలో వచ్చిన అధునాతన పోకడల వల్ల మానవాళికి అవసరమైన ఉత్పన్నాలను ఈ పరిజ్ఞానం ద్వారా వాణిజ్య ప్రాతిపదికన అందించడం ప్రారంభమైంది. అయితే ఈ ఉత్పన్నాలు కేవలం నానో మెటీరియల్స్‌ వినియోగానికే పరిమితమయ్యాయి. కానీ పదార్థాన్ని పరమాణు స్థాయిలో నియంత్రించడం సాధ్యపడలేదు.
• నానో సాంకేతికత పరిజ్ఞాన అనువర్తనాలు పలు విభాగాల్లో వినియోగించడం ప్రారంభమైంది. సూక్ష్మ వెండి రేణువులను యాంటీ బ్యాక్టీరియల్‌ ఏజెంట్లుగా వినియోగించడం, పారదర్శకమైన సన్‌స్క్రీన్‌ తయారీ, కార్బన్‌ తంతువులను మరింత బలంగా రూపొందించడానికి సిలికా సూక్ష్మరేణువులను వినియోగించడం. కార్బన్‌ నానో గొట్టాలు వినియోగించి మరకలు అంటని వస్ర్తాల తయారీ వంటివి ఈ రంగం సాధించిన పురోగతి
• నానో సాంకేతిక అనువరనాల్లో రెండు ధోరణులు కనిపిస్తాయి.
  (ఎ) Bottom-up Approach – ఈ విధానంలో రసాయనికంగా మాలిక్యులార్‌ రికగ్నిషన్‌ (సమయోజనీయేతర బంధాల ద్వారా పరస్పరం రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అణువులు పరస్పర చర్య జరుపుకోవడం)ను ప్రదర్శించే పరమాణువులచే వివిధ నానో మెటీరియల్స్‌, పరికరాలను రూపొందిస్తారు.
  (బి) Top-Down Approach – ఈ విధానంలో పెద్దపెద్ద పదార్థాల నుంచి నానో వస్తువులను రూపొందిస్తారు. ఈ విధానంలోనే సాలిడ్‌ స్టేట్‌ టెక్నిక్‌ ద్వారా నానో ఎలక్ట్రో మెకానికల్‌ వ్యవస్థను రూపొందిస్తారు.
• నానో అంటే ‘మరుగుజ్జు’ అని అర్థం. 1Nano Metre = 10-9 mts.

 

• ఏదైనా వస్తువును రూపొందించడానికి నానో పరిమాణం ఆరంభ స్థాయిగా ఉంటుందని డా. హోస్ట్‌ స్టార్మర్‌ పేర్కొన్నాడు. 1980 తొలినాళ్ల నుంచి నానో సైన్స్‌, నానో టెక్నాలజీలకు సంబంధించిన అంశాలు విస్తృతంగా వెలుగులోకి వచ్చాయి. ఈ క్రమంలోదే స్కానింగ్‌ మైక్రోస్కోప్‌ ఆవిష్కరణ. దీనితోనే బక్‌మిన్‌స్టర్‌ ఫుల్లిరిన్‌, కార్బన్‌ నానో ట్యూబ్‌ల ఆవిష్కరణ సాధ్యమైంది. 1 నుంచి 100 నానో మీటర్ల పరిమాణంలోని వాటిని అధ్యయనం చేసే శాస్త్రీయ విజ్ఞానశాఖగా నానో టెక్నాలజీ అవతరించింది.
• సూక్ష్మ స్థాయిల వద్ద పదార్థాల లేదా మూలకాల లక్షణాలు, వాటి సాధారణ లక్షణాలతో పోల్చినప్పుడు తద్విరుద్ధంగా ఉండటం గమనించదగిన అంశం. ఈ అంశాలు మానవాళికి ప్రయోజనకరమా? కాదా? అనే విషయంలో మరింత లోతైన పరిశోధనలు సాగాల్సిన అవసరం ఎంతైనా ఉంది. అప్పుడే సూక్ష్మ సాంకేతిక పరిజ్ఞాన ఫలాలు మానవాళికి మరింత మేలు చేకూరుస్తాయి.
• ఉదాహరణకు…
  1. సాధారణంగా అర్ధవాహకత్వం లేదా విద్యున్నిరోధాలుగా ప్రవర్తించే మూలకాలు, వాటి నానోస్థాయిల వద్ద వాహకత్వ
  ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తాయి. ఉదా. సిలికాన్‌
  2. సాధారణ స్థాయిల్లో పదార్థాల ఉపరితల వైశాల్యం వాటిని నానో రేణువులుగా మార్చినప్పుడు గణనీయంగా తగ్గడం వల్ల
  ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత కూడా తగ్గుతుంది.
  3. నానో స్థాయిల్లో బంగారు రేణువులు ఎరుపు లేదా బంగారు రంగుల్లో (ఈ రేణువుల పరిమాణం ఆధారంగా) కనపడతాయి.
  4. రసాయనికంగా జడత్వాన్ని ప్రదర్శించే ప్లాటినం, బంగారం వంటి మూలకాలు నానోస్థాయిల వద్ద ఉత్ప్రేరకాలుగా
  పరిచేస్తాయి.
  5. రాగి వంటి అపారదర్శక పదార్థాలు వాటి నానో స్థాయిల వద్ద పారదర్శకతను
  ప్రదర్శిస్తాయి.
• ఇటీవలి కాలంలో రాబోతున్న సాంకేతిక విప్లవాల్లో నానో సాంకేతికత ఒకటి. ఈ సాంకేతికత అనువర్తనాలు ప్రధానంగా వైద్యం, సమాచార సాంకేతికత, శక్తి, నిర్మాణరంగం, వంటి వాటిలో ప్రధానంగా కనిపిస్తాయి.
• పదార్థాలు వాటి నానో స్థాయిల వద్ద సహజధోరణికి భిన్నంగా ప్రవర్తించడం వల్ల జీవ, రసాయన, భౌతిక, ఇంజినీరింగ్‌ రంగాలకు చెందిన శాస్త్రవేత్తలు వీటి ధర్మాలను నానోస్థాయిల వద్ద అధ్యయనం చేసే పరిశోధనలను ముమ్మరం చేశారు.
• ఈ రకమైన అధ్యయనాల ఫలితాలు సమాచార సాంకేతిక రంగంలో పెనుమార్పులు కలిగించగలవు. ఉదాహరణకు, నానో తీగల సహాయంతో మరింత సమర్థవంతమైన ప్రాసెసర్లను వాటి పరిమాణం గణనీయంగా తగ్గించి తయారుచేయవచ్చు. ఈ రకమైన ప్రాసెసర్ల వినియోగంతో కంప్యూటర్ల పరిమాణం నేటి కంటే తగ్గడమే కాకుండా వాటి సామర్థ్యం ఎన్నోరెట్లు పెరిగి సమాచార నిల్వ సామర్థ్యం కూడా పెరుగుతుంది.
• ఉక్కు కంటే తేలికైన, దృఢమైన పదార్థాలను కార్బన్‌ నానో గొట్టాల సహాయంతో రూపొందించవచ్చు. ఈ రకం గొట్టాలను ఆటోమొబైల్‌ రంగంలో వినియోగించడం వల్ల తయారయ్యే వాహనాలు మరింత తేలికగా మారుతాయి. ఫలితంగా వీటి ఇంధన వినియోగ సామర్థ్యం తగ్గి, శక్తి వనరుల మీద ఉన్న అధిక డిమాండ్‌ను కొంతమేరకు తగ్గించగలుగుతాయి.

నానో టెక్నాలజీ అనువర్తనాలు (Applications of Nano Technology)

• టైటానియం డయాక్సైడ్‌ నానో రేణువులను సన్‌ స్క్రీన్‌ లోషన్స్‌ తయారీలో వినియోగిస్తారు. ఈ రేణువులు తమపై పడిన అతినీలలోహిత కిరణాలు శోషించుకోగలవు లేదా మరింత సమర్థవంతంగా వెనక్కితిప్పి పంపగలవు.
• టైటానియం డయాక్సైడ్‌ నానో రేణువులను గాజు పరిశ్రమల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు. ఫలితంగా స్వతంత్రంగా వాటికవే శుభ్రపరుచుకొనే గాజు కిటికీలు రూపొందాయి. ఇవి తమపై పడిన దుమ్మును తామే శుభ్రం చేసుకోగలవు. నీటి తడిని తుడుచుకోగలవు (హైడ్రోఫిలిక్‌ ధర్మం).
• అల్యూమినియం సిలికేట్‌ నానో రేణువులు గీతలుపడని పాలిమర్లను రూపొందించడంలో సమర్థవంతమైనవి. వీటిని కార్ల అద్దాల నుంచి కళ్ల అద్దాల్లో ఉపయోగించే కటకాల తయారీలో వినియోగిస్తున్నారు.
• వస్త్ర పరిశ్రమల్లో దారాలకు జింక్‌ ఆక్సైడ్‌ రేణువులతో పూత పూయడం వల్ల వాటితో తయారైన వస్ర్తాలు అతి నీలలోహిత కిరణాల నుంచి మరింత రక్షణను ఇవ్వగలవు.
• వెండి నానో రేణువులతో యాంటీ బ్యాక్టీరియల్‌ పట్టీలను రూపొందిస్తున్నారు. ఇవి బ్యాక్టీరియాల కణజాల శ్వాసక్రియ సమర్థంగా అడ్డుకొని వాటిని నాశనం చేస్తాయి.
• నానో మెడిసిన్‌ పలు రోగనిర్ధారణ పరీక్షల్లో గాయాలను నయం చేయడంలో, రోగాల నుంచి కాపాడటంలో నొప్పి నివారణుల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు. శరీరంలో ఇన్ఫెక్షన్‌ సోకిన ప్రాంతంలోకి రక్త ప్రసరణ వ్యవస్థల వంటి సహజ రవాణా మార్గాల్లో పంపినప్పుడు ఇన్ఫెక్షన్‌కు గురైన కణాలు ఈ మెడిసిన్‌ను శోషించుకొని తమను తాము నయం చేసుకోగలవు.

Nano Pharmacology ద్వారా నానో డ్రగ్స్‌ తయారీ సాధ్యమైంది. వీటి ద్వారా దాదాపు ఎటువంటి దుష్పరిణామాలు లేకుండానే రోగాలను నయం చేయవచ్చు. ఉదా. Nano Drug, Nano Coat, Nanoxel.

• సూక్ష్మ సాంకేతిక ఫలాల్లో మరో ఆవిష్కరణ ‘క్వాంటం డాట్‌’ లను అభివృద్ధి చేశారు. క్వాంటం డాట్‌లు క్యాన్సర్‌ వ్యాధిని గుర్తించడంలో, నయం చేయడంలో అద్భుతంగా పనిచేస్తాయి.
• రసాయన, జీవ ఆయుధాలను వేగంగా గుర్తించగల నానో సెన్సార్స్‌ అభివృద్ధి చేశారు.
• ఈ విధంగా నానో రేణువులకు సంబంధించిన అభివృద్ధి, వాటి అధ్యయనం జరుగుతున్న కొద్దీ ఈ పరిజ్ఞాన వినియోగంలో పలు దుష్పరిణామాలు వెలుగుచూస్తున్నాయి.
• ఉదా. – సూక్ష్మమైన వెండి రేణువులను యాంటీ బ్యాక్టీరియల్‌ ఏజెంట్‌గా వినియోగించే క్రమంలో అవి ఉపయోగకర బ్యాక్టీరియాను నాశనం చేస్తున్నట్లు వెల్లడైంది.

తెలుగు అకాడమీ సౌజన్యంతో