නැනෝ තාක්ෂණය : කෙටි හැඳින්වීමක්

අපට දැක බලා ගැනීමට නොහැකි තරමට කුඩා – ඔව් සාමා අන්වීක්ෂයකින් පවා බලාගත නොහැකි තරමට කුඩා ලොවක් අධ්‍යයනය කිරිම පිණිස විවිධ ක්ෂේත්‍රවල විශේෂඥ භාවයක් උසුලන බහුශික්ෂණ විද්‍යාඥයන් පිරිසක් ‍ පේවී සිටිති. මේ ක්ෂුද්‍ර ලෝකය තමයි නැනෝතාක්ෂණය නමැති  ක්ෂේත්‍රය. එය පරමාණු සහ නැනෝ ව්‍යුහයන්ගේ රාජධානියයි. දැන් දශක දෙක තුනකට වැඩි කාලයක් තිස්සේ අප බොහෝ දෙනා අතරත් නැනෝතාක්ෂණය ගැන කතා බහ පැවතියත් එම තාක්ෂණය කෙබඳුද? ඉන් අත්පත් කර ගත හැක්කේ කුමක්ද යන්න ගැන වැඩි දෙනා තුළ පැහැදිලි අවබෝධයක් නැත. එහෙත් ඇසට නොපෙනෙන මේ කුඩාම කුඩා ලෝකයෙන් මතු විය හැකි දේවල් ගැන නොයෙකුත් අනාවැකි පළ වී තිබේ. විද්‍යා, තාක්ෂණ සහ කර්මාන්ත ක්ෂේත්‍රයේ දැඩි ඉදිරි පිම්මක් ඇති කළ හැකි බාගදා සම්පූර්ණයෙන්ම විප්ලවිය  වෙනසකට ලක් කළ හැකි දේවල් ගැන සමහර අනාවැකිවලින් කියැවේ. අනෙක් අන්තයේ මැවෙන චිත්‍රයේ ඇත්තේ තමන්ටම අනුකෘති නිපදවා ගැනීමට ඇති හැකියාව හෙවත් ස්වයං ප්‍රජානන ශක්තියෙන් හෙබි නැනෝ රොබෝවරු මේ ලෝකය ගිලගන්නා ආකාරයයි. කොයි ආකාරයෙන් ගත්තත් නැනෝ විද්‍යාවේ හා නැනෝ  තාක්ෂණයේ ප්‍රතිඵල විස්මය ජනකය.

නැනෝ මිම්ම

නැනෝ තාක්ෂණය තේරුම් ගැනීමේ මුල් පියවරවන්නේ නැනෝ මිම්ම තේරුම් ගැනීමයි. එයත් මදක් අසීරුය. මන්ද, අපට හුරුපුරුදු වී ඇත්තේ මීටර, කිලෝමීටර (යාර, සැතපුම්) ගහණ ලෝකයකට නිසාය. අප දන්නා කුඩා ඒකක මිලි මීටර්, සෙන්ටි මීටරය. එහෙත් නැනෝ යනු බිලියනයකින් පංගුවකි. (  ) ඉතින්, නැනෝමීටරයක් යනු මීටරයකින් බිලියනයකින් පංගුවකි. එය ඇසින් දැකිය නොහැකි තරමේ කුඩා ඒකකයකි. සෙන්ටි මීටරයක් යනු මීටරයකින් සියයකින් පංගුවකි.  මිලිමීටරය, මීටරයෙන් දාහෙන් පංගුවකි. තේරුම් ගැනීම වඩාත් පහසුවන්නේ අපට හුරුපුරුදු යමක් නැනෝ මීටරවලින් ප්‍රකාශ කිරීමෙනි. ඇල්පෙනිත්තක හිස නැනෝමීටර දශ ලක්ෂයක් පළලය. පත්තර පිටුවක ඝනකම නැනෝමීටර ලක්ෂයකි. නැනෝ ඒකකය කොපමණ නම් කුඩා දැයි දැන් පැහැදිලි විය යුතුය.

එහෙත් පරමාණු පරිමාණයෙන් ගත් කළ නැනෝමීටරයක් එක්තරා දුරකට විශාලය. පරමාණුවකට නැනෝමීටර 0.1ක පමණ විෂ්කම්භයක් ඇත. පරමාණුව න්‍යෂ්ටිය තවත් කුඩාය. නැනෝ මීටරවලින් කීවොත් නැනෝමීටර 0.00001කි. අපේ  විශ්වයේ සියලුම පදාර්ථයන්ගේ තැනුම් ඒකකය පරමාණුය. ඔබත්, ඔබ අවට සියල්ලත් සෑදී ඇත්තේ පරමාණුවලිනි. පදාර්ථ අනුකූලව නිෂ්පාදනය කිරීමේ විද්‍යාව සොබා දහම මගින් ප්‍රගුණ කර ඇත. නිදසුනක් ලෙස කීවොත්, කිසියම් විශේෂිත ආකාරයට???එකලස් කරනු ලැබ ඇත්තේ සජීවි සෛල මිලියන ගණනක් මගිනි. සෛල තමයි සොබාදහමෙහි නැනෝ යන්ත්‍ර. පරමාණු පරිමාණයේදී මුලද්‍රව්‍ය පවතිනුයේ ඒවායේ ප්‍රාථමික හෙවත් මූලික මට්ටමකිනි. නැනෝ මට්ටමේදී අපට මේ පරමාණු ඕනෑම දෙයක් පාහේ නිපදවීම සඳහා යොදා ගත හැකිවේ.

නැනෝ පරිමාණය

නැනෝ පරිමාණය සෑදී ඇත්තේ කෙලෙසද යන්න ගැන විශේෂඥයෝ ඇතැම් විට එකඟත්වයක් පළ නොකරති. එහෙත් පොදුවේ ගත් කළ නැනෝමීටර 1 සිට 100 දක්වා මිම්මක් ඇති ඕනෑම දෙයක් නැනෝ පරිමාණයට අයත් යයි නැනෝතාක්ෂණය ගැන හිතෙද්දී සැලකිය හැකිය. නැනෝ පරිමාණයට වඩා විශාල වන්නේ මයික්‍රො පරිමාණයයි. නැනෝ පරිමාණයට වඩා කුඩා වන්නේ පරමානුක පරිමාණයයි. නැනෝ පරිමාණයේ ඇති ඔය කියන විශේෂත්වය කුමක්ද?

මීට කෙටි උත්තරයක් දෙන්නේ නම්, නැනෝ මට්ටමේදී ද්‍රව්‍යවලට විවිධ ගුණ අත්පත් කර ගත හැකිය. සමහරක් ද්‍රව්‍ය නැනෝ මට්ටමේදී විදුලිය හෝ තාපය වඩාත් හොඳින් සන්නයනය කරයි. තවත් සමහරක් ශක්තිමත් වේ. සමහරකට එකිනෙකට වෙනස් චුම්භක ගුණ අත්පත් කර ගත හැකිය. තවත් සමහරක් වඩා හොඳින් ආලෝකය පරාවර්තනය කරයි. නැතිනම් වර්ණ වෙනස් කරයි. ඒවායේ ප්‍රමාණය වෙනස්කරද්දී විශාල පරිමාණයේ ද්‍රව්‍යවලට වඩා නැනෝමට්ටමේ ද්‍රව්‍යවල වඩාත් විශාල මතුපිට වර්ග ඵලයක් ඇත. ඉන් අදහස් කෙරෙන්නේ අවට අනෙක් ද්‍රව්‍ය හා අන්තර් ක්‍රියාකිරීමට ඒවාට වඩා වැඩි පෘෂ්ඨයක් (මතුපිටක්) අත්වෙන බවයි. නිදසුනක් දක්වතොත් බබල්ගම් හපා කුඩා බෝලයක් ප්‍රමාණයට සැකසීමට අපට පුළුවන. එහෙත් එය තුනියට, පැතැලියට, දිගට හැකි තරම් ඇද්දොත් අර ගම්බෝලයෙහි පෘෂ්ඨයට වඩා විශාල වර්ගඵලයක් ඇතිවේ. එවිට එය ඉක්මනින් වියැළෙන අතර පහසුවෙන් හංගුර වේ. (කැඩෙන සුළු)

නැනෝ තාක්ෂණය හා ස්වාභාව ධර්මය

නැනෝ මට්ටමේ නිර්මාණ සිදුකිරිමට ස්වාභාවිකව ඇති ක්‍රියාදාමයන් සහ යාන්ත්‍රණ අනුකරණය කිරීම විද්‍යාඥයෝ පෙළඹෙති. නැනෝ පරිමාණයේ ද්‍රව්‍ය අප අවට අනන්තවත් ඇත. ගින්නෙන් ඇතිවන  දුමෙහි, යමහල් අළුවල, මුහුදු හිරිකඩ, දැවීමෙන් හෝ දහන ක්‍රියාවලියක් මගින් ඇතිවන නිෂ්පාදනවල ආදි වශයෙන් මේවා දැකිය හැකිය. එහෙත් නැනෝ තාක්ෂණය යනු හුදෙක් නැනෝ මට්ටමේ ද්‍රව්‍ය කිහිපයක් එකට එක්කිරීමකට නොවේ. එකී ද්‍රව්‍ය වඩාත් ප්‍රයෝජනවත් ආකාරයට හැසිරවීමට සහ පාලනය කිරීමට ඇති හැකියාව ඊට අවශ්‍ය වේ.

වඩා විශාල මට්ටමේ දීට වඩා හාත්පසින්ම වෙනස් ආකාරයකට නැනෝ මට්ටමේ වස්තු හැසිරෙයි. නිදසුනකට, විශාල මට්ටමේදී රත්රන් තාපය හා විදුලිබලය සන්නයනය කරන අනර්ඝ සන්නායකයකි. එහෙත් රන් කැබැල්ලකට ආලෝකධාරාවක් එල්ල කළ ද සිදුවෙන දෙයක් නැත. එහෙත් නිසියාකාරව සකසන ලද රත්රන් නැනෝ අණු මහ පුදුමාකාර දෙයක් කරයි. ඒවා ආලෝකය උරාගෙන තාපය බවට හරවයි. පිළිකා සෛල වැනි සිරුරේ අනවශ්‍ය සෛල විනාශ කළ හැකි ස්කැල්පල මෙන් ක්‍රියා කරන තරමට තාපය(ක්ෂුද්‍ර තාප)  නිපදවයි. තවත් නිදසුනක් දක්වතොත් හිස කෙසකින් 1/100,000 විෂ්කම්භයකින් යුත් නැනෝ මට්ටමේ කාබන් නළ සිතා ගැනීමට නොහැකි තරම් ශක්තිමත්ය. දැනටමත් පා පැදි, බේස්බෝල් පිති ආදිය සඳහා යොදා ගැනේ.

අපේ ශරීරවල නොයෙකුත් පද්ධති හා ක්‍රියාදාමයන් පාලනය කරනු පිණිස අපේ ශරිර මෙන්ම අනෙකුත් සියලුම සතුන්ගේ ශරීර ප්‍රයෝජනයට ගන්නේ ප්‍රෝටීන සහ අනෙකුත් අණු වැනි නැනෝ මට්ටමේ ස්වාභාවික ද්‍රව්‍යයයි. ඇත්තටම ජිවින්ගේ වැදගත් කෘත්‍යයන් බොහොමයක් සිදුවන්නේ නැනෝ මට්ටමෙහිදීය.  රුධිර ධාරාව හරහා ඔක්සිජන් ගෙන යන හිමොග්ලොබින්, ප්‍රෝටීනය නැනෝමීටර් 5ක් පමණකි. නැනෝ මට්ටමේ ද්‍රව්‍ය සමග වැඩ කරන ආකාරය පසුගිය දශක දෙක තුළ දී විද්‍යාඥයන් හා ඉංජිනේරුවන්  විසින් ප්‍රගුණ කරනු ලැබ ඇත. එහෙයින් ඔවුනට නැනෝතාක්ෂණය ගැන පෙරට වඩා පැහැදිලි චිත්‍රයක් දර්ශනය වේ.

US National Nanotechnology Initative හි වෙබ් අඩවිය ඇසුරෙන් තතු මාණඩලිකයෙකු විසින් සකසන ලදී