Science & Technology | నానో పరికరాలు.. పనితీరులో మెరికలు

నానోటెక్నాలజీ

• ‘నానో’ అనే లాటిన్‌ భాషా పదానికి అర్థం – మరుగుజ్జు (Dwarf).
• నానో మీటర్‌ = మిల్లీమీటర్‌లో మిలియన్‌ వంతు లేదా మీటర్‌లో బిలియన్‌ వంతు (109m ).
• నానోటెక్నాలజీ అనగా 100 నానోమీటర్ల పరిమాణం గల అతిపెద్ద సూక్ష్మరేణువుల అధ్యయనం.
• నానోటెక్నాలజీ అనే పదాన్ని ప్రతిపాదించినది – రిచర్డ్‌ ఫెనమన్‌ (1959). ఇతనికి భౌతిక శాస్త్రంలో నోబెల్‌ బహుమతి వచ్చింది. ఇతను ప్రచురించిన శాస్త్రీయ పేపర్‌ There is a plenty of room at bottom.
• నానో టెక్నాలజీ పదాన్ని విస్త్రృతపరచినది – ఎరిక్‌ డ్రెక్స్‌లర్‌. ఇతను నానోటెక్నాలజీపై రాసిన గ్రంథం ‘Engines of creation: The coming era of nano technology’.
• టోక్యో సైన్స్‌ యూనివర్సిటీ (జపాన్‌)కి చెందిన ‘ప్రొ.నోరియో టాని గుచి’ ప్రకారం నానోటెక్నాలజీలో పరమాణువుల లేదా అణువుల కలయిక, వేరుపరుచుట, ప్రొసెస్‌ చేయుట అను అంశాలు ఉంటాయి.
• నానో పదార్థాలు – లక్షణాలు

  1. సూక్ష్మ పరిమాణాన్ని కలిగి ఉండడం.

  2. అతి తేలికగా ఉండడం.
  3. స్థితిస్థాపక శక్తిని కలిగి ఉండడం.
  5. అధిక నిల్వ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండడం.
  6. వేగవంతమైన ప్రక్రియలను నిర్వహించడం.
  7. విద్యుత్‌ వాహకత
  8. రంగును కలిగి ఉండడం.

అనువర్తనాలు (Applictions):

• నానోటెక్నాలజీ అనువర్తనాలను చాలా స్పష్టంగా మైఖేల్‌ క్రిక్‌టన్‌ తనగ్రంథమైన Prey లో వివరించారు.
  1. నానోరేణువుల సృష్టి:
• నానోటెక్నాలజీలో ప్రస్తుతం టైటానియం డై ఆక్సైడ్‌, సిల్వర్‌ రేణువులను, అల్యూమినియం సిలికేట్‌ను ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తున్నారు.
• ‘టైటానియం డై ఆక్సైడ్‌’ రేణువులు ఈ కింది లాభాలను కలిగిస్తాయి.
  1. వీటిని సన్‌స్క్రీన్‌ లోషన్స్‌, కాస్మోటాక్స్‌లో వాడటం వల్ల అతినీలలోహిత కిరణాల హానికర ప్రభావం నుంచి చర్మాన్ని రక్షించును.
  2. అద్దాలను శుభ్రపరచడం, ఈ ప్రక్రియలో నానో రేణువులు ఫొటోకాటలైటిక్‌ ప్రభావం, హైడోఫిలిక్‌ ప్రభావాన్ని కలిగించును.
  3. నీటిని వడపోయడానికి అత్యంత పలుచని పొరలను ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు.
  4. LCD (Liquid Crystal Display ), LED (Light Emitting Diodes), టాబ్లెట్‌ PC వంటి ఎలక్ట్రానిక్‌ పరికరాల్లో నానోపదార్థాలను వాడుతున్నారు.
  నోట్‌: క్వాంటమ్‌ డాట్స్‌ అనే నానో స్ఫటికాలు కాంతిని వెదజల్లే లక్షణాన్ని కలిగి ఉండడం వల్ల LED లలో వాడతారు.
• రాబర్ట్‌ బర్రెల్‌ అనే శాస్త్రవేత్త సిల్వర్‌ నానో రేణువులను ఉపయోగించి బ్యాక్టీరియాను చంపే బ్యాండేజ్‌ను తయారు చేశారు.
  2. నానో మెడిసిన్‌:
• మనదేశంలో సహజంగా పనిచేసే నానో నిర్మాణాలు – ఇన్సులిన్‌ (2 nm), హీమోగ్లోబిన్‌ (4 nm).
• నానో పదార్థాలు MRI (Magnetic Re source Imaging), అల్ట్రాసోనోగ్రఫీ వంటి ప్రక్రియలకు ఉపయోగపడి వ్యాధి నిర్ధారణలో ముఖ్యపాత్ర పోషించును. ఇవి కణంలో కేంద్రకం వరకు చొచ్చుకుపోయి, చికిత్సలో కీలక పాత్ర పోషించును. అసాధారణ కణాలైన కాన్సర్‌ కణాలను గుర్తించడం దీని కోసం నానో రోబోట్స్‌ వాడుతున్నారు.
• బంగారు నానో రేణువులను అల్జీమర్స్‌ (Loss of Memory) వ్యాధి నిర్ధారణలో ఉపయోగిస్తున్నారు.
  3. నానో డిఫెన్స్‌: రక్షణ రంగంలోను నానో టెక్నాలజీ కీలకపాత్ర పోషిస్తుంది.
  1. బుల్లెట్‌ ప్రూఫింగ్‌ పరికరాల తయారీ,
  2. మానవ సామర్థ్య పెంపుదలలో,
  3. సైనికులు మోసే బరువును తగ్గించడంలో.
  4. అంతరిక్షం: అతి తేలికగా ఉండి, అత్యంత సమర్థమైన, అధిక మెమరీని నిల్వ చేసే ఉపగ్రహాలను నానో టెక్నాలజీని వాడి తయారు చేస్తున్నారు.
  ఉదా: జుగ్ను

ఇండియాలో నానో టెక్నాలజీ

• ఇండియాలో నానో టెక్నాలజీలో పరిశోధనలు ముందుకు వెళ్లడంలో ముఖ్యపాత్ర పోషిస్తున్న వ్యక్తి – సి.ఎన్‌.ఆర్‌ రావు.
• మొదటి ప్రాజెక్టును 2004లో చేపట్టినది. ఇదే విధంగా ఈ విభాగం నానో ఎలక్ట్రానిక్స్‌ నానో మెట్రాలజీలో మౌలిక వసతులను పెంచి పరిశోధనలు జరిగేలా కింది అంశాలను ప్రోత్సహిస్తుంది. భారత ప్రభుత్వ సమాచార, సాంకేతిక విభాగం నానో టెక్నాలజీ.
  1. నానో మెటీరియల్స్‌,
  2. నానో పరికరాలు,
  3. కార్బన్‌ నానోట్యూబ్‌ (CNT)
• 2005లో ఇండియన్‌ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌ ఆఫ్‌ సైన్స్‌ (IISC) – బెంగళూరు IIT -బాంబేలలో ‘నానో ఎలక్ట్రానిక్స్‌ కేంద్రాలు’ ఏర్పాటు చేశారు.
• 2005లో నానో టెక్నాలజీ అభివృద్ధికి National Physical Laboratory (Delhi) ఏర్పడింది.
  ప్రముఖ సంస్థలు
  1. Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research – Bangalore. ఇక్కడ Y జంక్షన్‌ నానో టూల్స్‌ అధికంగా ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. ఇవి డయోడ్‌లుగా పనిచేస్తాయి.
  2. Saha Institute of Nuclear Physics – Kolkata
  3. Indian Institute of Chemical Technology (IICT) – HYD
  4. National Chemical Laboratory (NCL) – పుణె. ఇక్కడ బయాలజీతో కూడిన నానోసైన్స్‌ పైన అధికంగా పరిశోధన జరుగుతున్నది.
  5. Centre for Advanced R&D అలహాబాద్‌. ఇక్కడ నానోటెక్నాలజీ పరిశోధనా ప్రయోగశాల ఏర్పాటైంది. ఇక్కడ ఎక్కువగా నానో డ్రగ్స్‌పై పరిశోధన జరుగుతోంది.
  6. TIFR, IIT, BARC లు క్వాంటమ్‌ డాట్స్‌పై అధికంగా పరిశోధన చేస్తున్నాయి.
  7. International Advanced Research Centre of Powder Metallurgy and New Material (ARCI) – హైదరాబాద్‌. ఇక్కడ అంతర్జాతీయ సహకారంలో భాగంగా National Centre for Nanomaterials ను ఏర్పాటు చేశారు.
  8. Nano City Project -పంచకుల (హర్యానా).

నానోటెక్నాలజీ మిషన్‌ (2007)

• ఈ మిషన్‌ ముఖ్య ఉద్దేశం – భారత్‌ను నానో టెక్నాలజీ రంగంలో ప్రపంచస్థాయి కేంద్రంగా, గ్లోబల్‌ లీడర్‌గా తీర్చిదిద్దడం
• దీనిని అమలుపరిచే నోడల్‌ ఏజెన్సీ – శాస్త్రసాంకేతిక విభాగం (DST)
• ఈ మిషన్‌ దృష్టి పెట్టిన అంశాలు
  1. కెపాసిటీ బిల్డింగ్‌
  2. నైపుణ్యం గల మానవ వనరుల ఉత్పత్తి
  3. డ్రగ్‌ డెలివరీ, సురక్షిత నీటికి సంబంధించిన ఉత్పత్తులను తయారు చేయడం.
  4. విద్యాసంస్థలు, పరిశ్రమలను అనుసంధానించడం.
  5. విదేశీ భాగస్వామ్యం పొందడం.
• సాధించిన విజయాలు
  1. నానో టెక్నాలజీలో శాస్త్రీయ పబ్లికేషన్స్‌ దృష్ట్యా ప్రపంచంలో భారత్‌ 5వ స్థానంలో ఉంది.
  2. నానో పొరల ఉత్పత్తి వల్ల నీటిలోని ఫ్లోరైడ్‌, ఆర్సెనిక్‌లను వేరుచేశారు.
  3. భారత శాస్త్రవేత్తలు ఫోటాన్‌ ఫ్యాక్టరీ (సుకుబా- జపాన్‌), PETRA – 3 (అంబర్గ్‌ – జర్మనీ) వంటి సంస్థలలో శాస్త్రపరంగా ఇచ్చిపుచ్చుకోవడం జరుగుతుంది.
  4. నేషనల్‌ రెగ్యులేటరీ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ రోడ్‌మ్యాప్‌ ఫర్‌ నానో టెక్నాలజీ (NRFR)ను తయారు చేసే దిశగా అడుగులు వేయడం.
  జీవ సాంకేతికతలో సూక్ష్మజీవుల ప్రయోజనాలు
• ఆల్కహాల్‌, కర్బనిక ఆమ్లాలు, విటమిన్లు
• ఆల్కహాల్‌ను కిణ్వన ప్రక్రియ ద్వారా వేల సంవత్సరాలుగా తయారు చేస్తున్నారు. ఇథలిన్‌ను హైడ్రేషన్‌ ప్రక్రియ ద్వారా పెట్రోకెమికల్‌ ఇథనాల్‌ తయారుచేస్తారు. గాసోహాల్‌ (20 శాతం ఇథనాల్‌, 80 శాతం పెట్రోల్‌)ను మోటార్‌ వాహనాల్లో ఇంధనంగా వాడతారు. ఆల్కహాల్‌ కిణ్వనంలో సాధారణంగా వాడే సూక్ష్మజీవి, ఈస్ట్‌ (శాఖరోమైసిస్‌ సెర్విసియే), బ్యాక్టీరియా (జైమోమోనాసీ మోబిలిస్‌).
• విస్కీ, బ్రాంది వంటి పానీయాలను స్వేదన ప్రక్రియ ద్వారా సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించి తయారు చేస్తారు. బీర్‌, వైన్‌ మొదలైన పానీయాలను కిణ్వ పద్ధతిలో తయారు చేస్తారు.
• వెనిగర్‌ను ఈస్ట్‌ (శాఖరోమైసిన్‌ సెర్విసియే)ను ఉపయోగించి, కిణ్వనం ద్వారా బ్యాక్టీరియాను ఉపయోగించి స్వేదన పద్ధతిలో తయారు చేస్తారు.
• సిట్రికామ్లాన్ని శిలీంధ్రం (ఆస్పిర్జిల్లస్‌ నైగర్‌) అనే సూక్ష్మజీవి సహాయంతో స్వేదన ప్రక్రియ ద్వారా తయారుచేస్తారు.
• లాక్టికామ్లాన్ని బ్యాక్టీరియం (లాక్టోబాసిల్లస్‌ బల్గేరికస్‌) అనే సూక్ష్మజీవి సహాయంతో స్వేదన ప్రక్రియ ద్వారా తయారు చేస్తారు.
• గ్లుటామికామ్లం అనే అమైనో ఆమ్లాన్ని సిట్రిక్‌ యాసిడ్‌ సైకిల్‌ లో ఉండే ఆల్ఫా కీటో గ్లుటారిక్‌ ఆమ్లం నుంచి మైక్రోకోకస్‌ గ్లుటామికస్‌ అనే సూక్ష్మజీవిని ఉపయోగించి తయారు చేస్తారు.
• విటమిన్‌ బి2 (రైబోఫ్లావిన్‌)ను యాషిబియా గాసిపీ సూక్ష్మజీవిని ఉపయోగించి తయారు చేస్తారు.
• విటమిన్‌ బి12 (సయనోకోబాలమిన్‌)ను స్ట్రెప్టోమైసిన్‌ ఒలివేసియన్స్‌ అనే సూక్ష్మజీవిని ఉపయోగించి తయారు చేస్తారు.
• సూక్ష్మజీవ నాశకాలు
• ఇవి ఒక సూక్ష్మజీవి నుంచి తయారైన పదార్థాలు వేరొక సూక్ష్మజీవి పెరుగుదలను నిరోధించి నాశనం చేస్తాయి. సూక్ష్మజీవ సాంకేతిక శాస్ర్తాన్ని ఉపయోగించి సూక్ష్మజీవుల సహాయంతో మందుల పరిశ్రమల్లో ఈ జీవనాశకాలను మందులుగా తయారు చేస్తారు.
• ఉదా: పెన్సిలిన్‌, స్ట్రెప్టోమైసిన్‌, టెట్రాసైక్లిన్‌ మొదలైనవి.
  పునఃసంయోజన వ్యాక్సిన్‌లు
• వ్యాక్సిన్‌లు కృత్రిమ ఆర్జిత క్రియాశీల అసంక్రామ్యతను కలిగిస్తాయి. వ్యాక్సినేషన్‌ ద్వారా కొన్ని రోగాలు రాకుండా అసంక్రామ్యతను పెంచి నిరోధిస్తాయి.