എന്താണ് നാനോ ടെക്നോളജി, ഭാവി വ്യവസായങ്ങളെ പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിനായി അത് എങ്ങനെ വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു?

ഈ ബ്ലോഗ് പോസ്റ്റിൽ, നാനോ ടെക്നോളജി എന്ന ആശയം, അതിന്റെ വികസനം, പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യകൾ, ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ, ഭാവി സാധ്യതകൾ, പരിമിതികൾ എന്നിവയെക്കുറിച്ച് നമ്മൾ ഘട്ടം ഘട്ടമായി പരിശോധിക്കും.

1987-ൽ ജോ ഡാന്റേ സംവിധാനം ചെയ്ത 'ഇന്നർസ്‌പേസ്' എന്ന സയൻസ് ഫിക്ഷൻ സിനിമയിൽ, നായകൻ ഒരു ചെറിയ ആകാശക്കപ്പലിൽ രക്തക്കുഴലുകളുടെ ഉൾഭാഗം പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്ന ഒരു രംഗമുണ്ട്. രക്തക്കുഴലുകളിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു മെക്കാനിക്കൽ ഉപകരണം എന്ന ആശയം അക്കാലത്ത് വളരെ നൂതനമായ ഒരു സയൻസ് ഫിക്ഷൻ പ്ലോട്ട് ഉപകരണമായിരുന്നു, എന്നാൽ ഇന്ന് അത് ഇപ്പോൾ ഒരു വിദൂര സങ്കൽപ്പമല്ല. വാസ്തവത്തിൽ, രക്തക്കുഴലുകൾക്കുള്ളിലെ വളരെ ചെറിയ മെക്കാനിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് സജീവമായ ഗവേഷണം നടക്കുന്നുണ്ട്, കൂടാതെ നാനോ ടെക്നോളജി ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ അടിത്തറയായി വർത്തിക്കുന്നു. 21-ാം നൂറ്റാണ്ട് ഐടി (ഇൻഫർമേഷൻ ടെക്നോളജി), ബിടി (ബയോടെക്നോളജി), എൻടി (നാനോ ടെക്നോളജി) എന്നിവയുടെ യുഗമാണെന്ന് പലപ്പോഴും പറയാറുണ്ട്; വിവിധ വ്യാവസായിക മേഖലകളിൽ നാനോ ടെക്നോളജി ഒരു പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യയായി സ്വയം സ്ഥാപിച്ചു, അതിവേഗം മുന്നേറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അതിന്റെ പ്രാധാന്യം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, മിക്ക ആളുകൾക്കും നാനോ ടെക്നോളജി പൂർണ്ണമായി മനസ്സിലാകുന്നില്ല. ഈ ലേഖനത്തിൽ, നാനോ ടെക്നോളജി എന്താണെന്ന് നമ്മൾ പരിശോധിക്കും, അതിന്റെ സാങ്കേതിക പശ്ചാത്തലവും വികസന പ്രക്രിയയും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും, അതിന്റെ പ്രയോഗ മേഖലകൾ പരിശോധിക്കുന്നതിന് നാനോ ടെക്നോളജിയെ ഉപ-ടെക്നോളജികളായി തരംതിരിക്കും, ഒടുവിൽ, നാനോ ടെക്നോളജിയുടെ ഭാവിയും വഴിയിൽ ഉണ്ടായേക്കാവുന്ന സാധ്യതയുള്ള പ്രശ്നങ്ങളും നോക്കാം.
വളരെ ചെറിയ അളവിലുള്ള ആറ്റങ്ങളുടെയോ തന്മാത്രകളുടെയോ അളവിൽ വസ്തുക്കളുടെ സമന്വയം, കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ, നിയന്ത്രണം എന്നിവ നടത്തുന്നതിനും അവയുടെ ഗുണങ്ങൾ അളക്കുന്നതിനും വിശദീകരിക്കുന്നതിനുമുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യയെയാണ് നാനോ ടെക്നോളജി എന്ന് പറയുന്നത്. ഇവിടെ പരാമർശിച്ചിരിക്കുന്ന "ചെറിയ സ്കെയിൽ" എന്നതിന്റെ പൊതുവെ അർത്ഥമാക്കുന്നത് 1 മുതൽ 100 ​​നാനോമീറ്റർ (nm) വരെയുള്ള പരിധിയാണ്. ഒരു നാനോമീറ്റർ ഒരു മീറ്ററിന്റെ ഒരു ബില്യണിൽ ഒന്ന് ആണ്, "നാനോ" എന്ന പദം "കുള്ളൻ" എന്നർത്ഥമുള്ള "നാനോസ്" എന്ന ഗ്രീക്ക് പദത്തിൽ നിന്നാണ് ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്. ഒരു മനുഷ്യന്റെ മുടിക്ക് ഏകദേശം 80,000 മുതൽ 100,000 നാനോമീറ്റർ വരെ കനമുണ്ടെന്ന് കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, ഒരു ചെറിയ സ്കെയിലിൽ നാനോ ടെക്നോളജി പ്രവർത്തിക്കുന്നത് എത്ര ചെറുതാണെന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ എളുപ്പമാണ്.
നാനോ ടെക്നോളജി എന്ന ആശയം ആദ്യമായി മുന്നോട്ടുവച്ചത് അമേരിക്കൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ റിച്ചാർഡ് ഫെയ്ൻമാനാണ്. 1959-ൽ അമേരിക്കൻ ഫിസിക്കൽ സൊസൈറ്റിയിൽ നടത്തിയ "അടിത്തട്ടിൽ ധാരാളം സ്ഥലമുണ്ട്" എന്ന പ്രഭാഷണത്തിൽ, തന്മാത്രാ തലത്തിലെ ചെറിയ ഇടങ്ങൾക്കുള്ളിൽ പോലും വളരെ ചെറിയ ഘടനകൾ സ്വതന്ത്രമായി സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു യുഗം വരുമെന്ന് അദ്ദേഹം പ്രവചിച്ചു. ഉദാഹരണത്തിന്, മുഴുവൻ ബ്രിട്ടാനിക്ക എൻസൈക്ലോപീഡിയയും ഒരു മുടിയിഴയുടെ വലിപ്പമുള്ള ഒരു പ്രതലത്തിൽ രേഖപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെന്ന് അദ്ദേഹം വിശദീകരിച്ചു. ഇത് യാഥാർത്ഥ്യമാക്കാൻ അക്കാലത്തെ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ നിലവാരം ഇതുവരെ പുരോഗമിച്ചിട്ടില്ലാത്തതിനാൽ, പങ്കെടുത്ത പലരും അദ്ദേഹത്തിന്റെ അവകാശവാദം അയാഥാർത്ഥ്യമാണെന്ന് തള്ളിക്കളഞ്ഞു.
1981-ൽ കണ്ടുപിടിച്ച സ്കാനിംഗ് ടണലിംഗ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് (STM), മുമ്പ് സയൻസ് ഫിക്ഷൻ പോലെ തോന്നിയിരുന്ന നാനോ ടെക്നോളജിയെ ഒരു പ്രായോഗിക ശാസ്ത്ര-സാങ്കേതിക മേഖലയാക്കി മാറ്റുന്നതിൽ നിർണായക പങ്കുവഹിച്ചു. നാനോമീറ്റർ സ്കെയിലിൽ അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെയോ ചാലക വസ്തുക്കളുടെയോ ഉപരിതല ഘടന നിരീക്ഷിക്കാനോ പരിഷ്കരിക്കാനോ കഴിവുള്ള ഒരു ഉപകരണമാണ് STM. വളരെ മൂർച്ചയുള്ള അഗ്രമുള്ള ഒരു പ്രോബ് ഒരു വസ്തുവിന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് കൊണ്ടുവന്ന്, തുടർന്ന് ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുതധാര അളക്കാൻ പ്രോബിനും വസ്തുവിനും ഇടയിൽ ഒരു വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ട് ഇത് ഉപരിതല ഘടനകളെ വിശകലനം ചെയ്യുന്നു. STM ന്റെ വികസനം കേവലം മെറ്റീരിയൽ പ്രതലങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനപ്പുറം പോയി; ആറ്റങ്ങളെയും തന്മാത്രകളെയും ചലിപ്പിക്കാനും ക്രമീകരിക്കാനുമുള്ള സാധ്യത അത് തുറന്നു. STM കണ്ടുപിടിച്ചതിന് അഞ്ച് വർഷത്തിന് ശേഷം, 1986-ൽ, ആറ്റോമിക് ഫോഴ്‌സ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് (AFM) വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.
STM-ൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, AFM എന്നത് പ്രോബ് വസ്തുവിന്റെ ഉപരിതലവുമായി നേരിട്ട് സമ്പർക്കം പുലർത്തി ആറ്റങ്ങളുടെ തരംഗങ്ങൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ചലനത്തിന്റെ അളവ് അളക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണ്. ഒരു വസ്തുവിന്റെ ഉപരിതലം സ്പർശിച്ച് അതിന്റെ ആകൃതി നിർണ്ണയിക്കാൻ ഒരാൾ വിരൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതുപോലെ, AFM പ്രോബിന്റെ ചലനം വിശകലനം ചെയ്തുകൊണ്ട് ഉപരിതലത്തെ നിരീക്ഷിക്കുന്നു. STM ഉപയോഗിച്ച് നിരീക്ഷിക്കാൻ ബുദ്ധിമുട്ടായിരുന്ന ഇൻസുലേറ്റിംഗ് വസ്തുക്കളുടെ ഉപരിതലങ്ങൾ പോലും വിശകലനം ചെയ്യാൻ AFM-ന്റെ വികസനം സാധ്യമാക്കി.
എന്നിരുന്നാലും, STM-നും AFM-നും നിർണായകമായ പരിമിതികൾ ഉണ്ടായിരുന്നു. ഏറ്റവും വലിയ പ്രശ്നം ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് വളരെയധികം സമയമെടുത്തു എന്നതാണ്. ഒരു സമയം ഒരു ആറ്റമോ തന്മാത്രയോ മാത്രം ചലിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഈ ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച്, നഗ്നനേത്രങ്ങൾക്ക് ദൃശ്യമാകുന്ന വസ്തുക്കളെ കൂട്ടിച്ചേർക്കുക എന്നത് പ്രായോഗികമായി വളരെയധികം സമയം ആവശ്യമുള്ള ഒരു ജോലിയായിരുന്നു.
ഈ പ്രശ്നത്തിന് പരിഹാരമായി തന്മാത്രാതല യന്ത്രങ്ങൾ നിർദ്ദേശിച്ചത് അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ എറിക് ഡ്രെക്സ്ലറാണ്. 1986-ൽ പുറത്തിറങ്ങിയ 'എഞ്ചിൻസ് ഓഫ് ക്രിയേഷൻ' എന്ന തന്റെ പുസ്തകത്തിൽ, പ്രകൃതിയിൽ കാണപ്പെടുന്ന തന്മാത്രാ യന്ത്രങ്ങളിലൂടെ നാനോ ടെക്നോളജിയെ സമീപിക്കണമെന്ന് അദ്ദേഹം വാദിച്ചു. ആവശ്യമുള്ള മാക്രോസ്കോപ്പിക് ഘടനകൾ കൂട്ടിച്ചേർക്കാൻ തന്മാത്രകളെ നിർമ്മാണ ബ്ലോക്കുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്ന റൈബോസോമുകൾ പോലുള്ള തന്മാത്രാതല യന്ത്രങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുക എന്നതാണ് നാനോ ടെക്നോളജിയുടെ ആത്യന്തിക ലക്ഷ്യമെന്ന് അദ്ദേഹം പുസ്തകത്തിൽ വിശദീകരിച്ചു. ജീവജാലങ്ങൾക്കുള്ളിൽ, അമിനോ ആസിഡുകൾ സംയോജിപ്പിച്ച് ജനിതക വിവരങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി പ്രോട്ടീനുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ആർഎൻഎയുടെയും പ്രോട്ടീനുകളുടെയും ഒരു സമുച്ചയമാണ് റൈബോസോം. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഡിഎൻഎയിൽ നിന്നുള്ള ജനിതക വിവരങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി റൈബോസോമുകൾ പ്രോട്ടീനുകളെ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതുപോലെ, ആവശ്യമുള്ള വസ്തുക്കൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരു പ്രീ-പ്രോഗ്രാം ചെയ്ത ക്രമം അനുസരിച്ച് തന്മാത്രകളെ കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്ന തന്മാത്രാ-സ്കെയിൽ യന്ത്രങ്ങൾ നമുക്ക് ആവശ്യമാണെന്ന് ഡ്രെക്സ്ലർ വാദിച്ചു, അദ്ദേഹം ഈ യന്ത്രങ്ങൾക്ക് "അസംബ്ലറുകൾ" എന്ന് പേരിട്ടു. എന്നിരുന്നാലും, അദ്ദേഹം നിർദ്ദേശിച്ച രൂപത്തിലുള്ള ഒരു അസംബ്ലർ ഇതുവരെ യാഥാർത്ഥ്യമായിട്ടില്ല, അതായത് ആധുനിക ശാസ്ത്രവും സാങ്കേതികവിദ്യയും അദ്ദേഹം വിഭാവനം ചെയ്ത നാനോ ടെക്നോളജിയുടെ ആത്യന്തിക ഘട്ടത്തിൽ ഇതുവരെ എത്തിയിട്ടില്ല എന്നാണ്. അപ്പോൾ, നിലവിലെ നാനോ ടെക്നോളജി എത്രത്തോളം പുരോഗമിച്ചുവെന്ന് നമുക്ക് പരിശോധിക്കാം.
സാങ്കേതിക ബുദ്ധിമുട്ടുകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ നാനോ ടെക്നോളജിയെ സാധാരണയായി അഞ്ച് ഉപ സാങ്കേതിക വിദ്യകളായി തരം തിരിക്കാം. പ്രത്യേകിച്ചും, നാനോ മെറ്റീരിയലുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ; നാനോ സ്കെയിൽ കണങ്ങളുടെ ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങൾ വിലയിരുത്തുന്നതിനുള്ള അളവെടുക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യ; നിർമ്മിച്ച നാനോ മെറ്റീരിയലുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനും സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനുമുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ; നാനോ ഉപകരണങ്ങൾക്കുള്ള ആപ്ലിക്കേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ; മോഡലിംഗ്, സിമുലേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ എന്നിവ ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.
ആദ്യത്തെ വിഭാഗമായ നാനോമെറ്റീരിയൽ നിർമ്മാണ സാങ്കേതികവിദ്യയെ രണ്ട് സമീപനങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഒന്ന് ടോപ്-ഡൌൺ പ്രക്രിയയാണ്, ഇതിൽ മെറ്റീരിയലിന്റെ വലുപ്പം ക്രമേണ കുറയ്ക്കുന്നു. ഒരു വലിയ കല്ല് കൊത്തി ഒരു കുന്തമോ മഴുവോ ഉണ്ടാക്കുന്നതുപോലെ, നിലവിലുള്ള വസ്തുക്കളെ നാനോസ്കെയിലിലേക്ക് ഈ രീതി പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നു. ആവശ്യമുള്ള ആകൃതികളുടെ താരതമ്യേന എളുപ്പത്തിലുള്ള നിർമ്മാണം അനുവദിക്കുന്നതിന്റെ ഗുണം ഈ രീതിക്കുണ്ടെങ്കിലും, വളരെ ചെറിയ വലുപ്പങ്ങൾ വരെ കൃത്യതയോടെ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഇതിന് പരിമിതികളുണ്ട്. മറ്റൊന്ന്, ആറ്റങ്ങളെയും തന്മാത്രകളെയും ഒന്നൊന്നായി സംയോജിപ്പിച്ച് വസ്തുക്കൾ നിർമ്മിക്കുന്ന ബോട്ടം-അപ്പ് പ്രക്രിയ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്. ഈ രീതി തന്മാത്രകളെ ക്രമാനുഗതമായി കൂട്ടിച്ചേർക്കാൻ രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് വളരെ ചെറിയ ഘടനകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന്റെ ഗുണം വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു; എന്നിരുന്നാലും, സ്ഥിരമായ ഗുണനിലവാരം നിലനിർത്തുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുകയും മന്ദഗതിയിലുള്ള ഉൽ‌പാദന വേഗത ഉണ്ടായിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു എന്ന പോരായ്മ ഇതിനുണ്ട്, ഇത് ബഹുജന ഉൽ‌പാദനത്തിന് ഒരു പോരായ്മയാണ്.
ബോട്ടം-അപ്പ് പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഒരു പ്രധാന ഉദാഹരണമാണ് കാർബൺ നാനോട്യൂബ് (CNT). കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ ബക്കിബോൾസ് (ഫുള്ളറീനുകൾ) - സോക്കർ ബോളുകളുടെ ആകൃതിയിലുള്ള കാർബൺ തന്മാത്രകൾ - അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സിലിണ്ടർ കാർബൺ ഘടനകളാണ്, നിലവിൽ വിവിധ വ്യാവസായിക മേഖലകളിൽ ഇവ വ്യാപകമായി ഗവേഷണം ചെയ്യപ്പെടുകയും ഉപയോഗിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഡയമണ്ട്, ഗ്രാഫൈറ്റ് എന്നിവയ്ക്ക് ശേഷം ഏറ്റവും പ്രാതിനിധ്യമുള്ള കാർബൺ ഘടനകളിൽ ഒന്നാണ് കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ, ഏകദേശം 1 നാനോമീറ്റർ വ്യാസം മാത്രമേ ഇവയ്ക്കുള്ളൂ. അവയുടെ വളരെ ചെറിയ വലിപ്പവും അതുല്യമായ ബോണ്ടിംഗ് ഘടനയും കാരണം, ഉരുക്കിനേക്കാൾ മികച്ച ടെൻസൈൽ ശക്തിയും മികച്ച വൈദ്യുത, ​​താപ ചാലകതയും അവ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. കൂടാതെ, അവയുടെ ഘടനയെ ആശ്രയിച്ച്, അവയ്ക്ക് സെമികണ്ടക്ടർ ഗുണങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് അടുത്ത തലമുറ സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് ഒരു വാഗ്ദാനമായ സ്ഥാനാർത്ഥിയാക്കുന്നു. ഇതിനുപുറമെ, ഫ്ലാറ്റ്-പാനൽ ഡിസ്പ്ലേകൾ, ബാറ്ററികൾ, സംയോജിത വസ്തുക്കൾ, ബയോസെൻസറുകൾ തുടങ്ങിയ വിവിധ മേഖലകളിൽ അവ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ഗവേഷണം നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.
മുകളിൽ ചർച്ച ചെയ്ത ടോപ്-ഡൌൺ, ബോട്ടം-അപ്പ് ഫാബ്രിക്കേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് നാനോമെറ്റീരിയലുകൾ നിർമ്മിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, അടുത്ത ഘട്ടം ഈ മെറ്റീരിയലുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനും സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനുമുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യകൾ വികസിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ആദ്യം വികസിപ്പിക്കേണ്ടത് ഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് നാനോമെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗുണവിശേഷങ്ങൾ കൃത്യമായി അളക്കാൻ കഴിവുള്ള അളവെടുക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്. കാരണം, വേണ്ടത്ര പുരോഗമിച്ച അളവെടുക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യയില്ലാതെ, നാനോമെറ്റീരിയലിൽ എന്ത് പ്രതിഭാസങ്ങളാണ് സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് കൃത്യമായി മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിയില്ല. എന്നിരുന്നാലും, നാനോമെറ്റീരിയൽ അളക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനത്തിൽ ഒരു പ്രധാന തടസ്സം നിലനിൽക്കുന്നു: ഒരു വസ്തുവിന്റെ വലുപ്പം വളരെ ചെറുതാകുമ്പോൾ ക്വാണ്ടം ഇഫക്റ്റുകൾ ഉയർന്നുവരുന്നു എന്നതാണ് വസ്തുത. ക്വാണ്ടം ഇഫക്റ്റുകൾ സംഭവിക്കുമ്പോൾ, ദൈനംദിന സ്കെയിലുകളിൽ ബാധകമായ ഭൗതികശാസ്ത്ര നിയമങ്ങൾ മാത്രം ഉപയോഗിച്ച് പ്രതിഭാസങ്ങളെ വിശദീകരിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടായിത്തീരുന്നു, ഇത് വസ്തുക്കളുടെ ഗുണവിശേഷതകൾ കൃത്യമായി അളക്കുന്നത് വെല്ലുവിളിയാക്കുന്നു. കൂടാതെ, വലിപ്പം കുറയുമ്പോൾ, അളക്കൽ സിഗ്നൽ തന്നെ വളരെ ദുർബലമാവുകയും ആംബിയന്റ് ശബ്ദത്താൽ വളരെയധികം ബാധിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് അളവെടുക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ ആവശ്യമായി വരുന്നു. ഈ കാരണങ്ങളാൽ, നാനോമെറ്റോളജി ഇന്നും സജീവ ഗവേഷണത്തിന്റെ ഒരു മേഖലയായി തുടരുന്നു.
നാനോമെറ്റീരിയലുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനും സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനുമുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യകളും ഭാവിയിൽ കൂടുതൽ വികസനം ആവശ്യമുള്ള മേഖലകളാണ്. നിലവിൽ, സൂക്ഷ്മ കൃത്രിമത്വവും സംയോജന സാങ്കേതികവിദ്യകളും മൈക്രോമീറ്റർ സ്കെയിലിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു - ഇത് നാനോസ്കെയിലിനേക്കാൾ വളരെ വലുതാണ്. ഒരു പ്രധാന ഉദാഹരണമാണ് സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായം. ഇന്ന് സെമികണ്ടക്ടർ പ്രകടനത്തിലെ തുടർച്ചയായ പുരോഗതി ഈ മൈക്രോഫാബ്രിക്കേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യകളിലെ പുരോഗതിയുടെ ഫലമാണ്. ഭാവിയിൽ നാനോമീറ്റർ തലത്തിൽ കൂടുതൽ കൃത്യമായ കൃത്രിമത്വവും സംയോജനവും സാധ്യമാകുകയാണെങ്കിൽ, സെമികണ്ടക്ടറുകൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനം നിലവിലെ നിലവാരവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ഇതോടൊപ്പം, നാനോഉപകരണങ്ങൾക്കായുള്ള ആപ്ലിക്കേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യകളും മോഡലിംഗ്, സിമുലേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യകളും അളക്കൽ, കൃത്രിമത്വം, സംയോജന സാങ്കേതികവിദ്യകൾ എന്നിവയിലെ പുരോഗതിയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.
അപ്പോൾ, ഈ സാങ്കേതിക വെല്ലുവിളികൾ പരിഹരിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ നാനോ ടെക്നോളജി എങ്ങനെയായിരിക്കും? 1991-ൽ പുറത്തിറങ്ങിയ 'അൺബൗണ്ടിംഗ് ദി ഫ്യൂച്ചർ' എന്ന തന്റെ പുസ്തകത്തിൽ, ഭാവി വികസനത്തിന് പ്രത്യേകിച്ച് ഉയർന്ന സാധ്യതയുള്ള മേഖലകളായി കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ, നിർമ്മാണം, വൈദ്യശാസ്ത്രം എന്നിവയെ എറിക് ഡ്രെക്സ്ലർ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് മേഖലയിൽ, ബയോഇലക്ട്രോണിക്സിന്റെ പുരോഗതിയെ ഒരു പ്രധാന സാധ്യതയായി അദ്ദേഹം എടുത്തുകാണിച്ചു. ബയോഇലക്ട്രോണിക്സ് എന്നത് ബയോടെക്നോളജിയും ഇലക്ട്രോണിക്സും സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ഒരു സംയോജിത മേഖലയാണ്, ബയോകമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ വികസനം അതിന്റെ പ്രാഥമിക ഗവേഷണ ലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്നാണ്. ബയോകമ്പ്യൂട്ടറുകൾ ഏത് രൂപമെടുക്കുമെന്ന് ഇതുവരെ വ്യക്തമായിട്ടില്ലെങ്കിലും, പ്രോട്ടീനുകൾ പോലുള്ള ബയോമോളിക്യൂളുകൾ ഉപയോഗിച്ച് നിലവിലുള്ള സിലിക്കൺ സെമികണ്ടക്ടറുകളുടെ പരിമിതികൾ മറികടക്കാൻ വിവിധ പഠനങ്ങൾ നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്.
നാനോ ടെക്നോളജി വഴി ഭാവിയിൽ സാധ്യമാകുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ ഒരു ഉദാഹരണം മാത്രമാണ് ബയോകമ്പ്യൂട്ടറുകൾ. നാനോ ടെക്നോളജി കൂടുതൽ പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, ആറ്റോമിക് തലത്തിൽ വസ്തുക്കളെ കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കുന്ന നിർമ്മാണ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാകാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. നിലവിലെ നിർമ്മാണ രീതികളിൽ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് ഒരേസമയം ധാരാളം ആറ്റങ്ങൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നുവെങ്കിലും, ആറ്റോമിക് തലത്തിൽ കൃത്യതയോടെ വസ്തുക്കൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാനും കൂട്ടിച്ചേർക്കാനുമുള്ള കഴിവ് യഥാർത്ഥ ഡിസൈൻ ഉദ്ദേശ്യവുമായി കൂടുതൽ പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഉത്പാദനം പ്രാപ്തമാക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഉൽപ്പന്ന ഗുണനിലവാരവും വിശ്വാസ്യതയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും മുമ്പ് നേടാൻ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള പുതിയ ഗുണങ്ങളുള്ള വസ്തുക്കളുടെയും ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും വികസനത്തിനും ഇത് ഗണ്യമായി സംഭാവന ചെയ്യുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.
വൈദ്യശാസ്ത്ര മേഖലയിലും നാനോ ടെക്നോളജി വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. നാനോ ടെക്നോളജിയും വൈദ്യശാസ്ത്രവും സംയോജിപ്പിക്കുന്ന മേഖലയെ നാനോമെഡിസിൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. മനുഷ്യശരീരത്തിലെ രോഗങ്ങൾ പലപ്പോഴും കോശ, തന്മാത്രാ തലങ്ങളിൽ നിന്നാണ് ഉത്ഭവിക്കുന്നത് എന്നതിനാൽ, കൂടുതൽ കൃത്യതയോടെ രോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നതിലും ചികിത്സിക്കുന്നതിലും നാനോ ടെക്നോളജിക്ക് നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കാൻ കഴിയും. വാസ്തവത്തിൽ, പ്രത്യേക സ്ഥലങ്ങളിലേക്ക് മരുന്നുകൾ തിരഞ്ഞെടുത്ത് എത്തിക്കുന്ന മരുന്ന് വിതരണ സംവിധാനങ്ങൾ, കാൻസർ ചികിത്സ, ടിഷ്യു പുനരുജ്ജീവിപ്പിക്കൽ, രോഗനിർണയ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ മേഖലകളിൽ നാനോ ടെക്നോളജി ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഗവേഷണവും ക്ലിനിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും സജീവമായി നടക്കുന്നുണ്ട്. ഭാവിയിൽ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ നാനോ ടെക്നോളജിയുടെ വികസനം രോഗചികിത്സയുടെ കാര്യക്ഷമതയും സുരക്ഷയും ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.
ഇതുവരെ നമ്മൾ ചർച്ച ചെയ്തതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, നാനോ ടെക്നോളജിയിലെ പുരോഗതി കാരണം ഭാവി കൂടുതൽ ശോഭനമാണെന്ന് തോന്നുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, മറ്റ് നൂതന സാങ്കേതികവിദ്യകളെപ്പോലെ, നാനോ ടെക്നോളജിക്കും നിരവധി നെഗറ്റീവ് വശങ്ങളുണ്ട്. നാനോകണങ്ങൾ വളരെ ചെറുതായതിനാൽ, മനുഷ്യശരീരത്തിൽ അവതരിപ്പിക്കുമ്പോൾ അവ സാധാരണ കണികകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായ ഗുണങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിച്ചേക്കാം. വാസ്തവത്തിൽ, ചില നാനോമെറ്റീരിയലുകൾ ശ്വസനനാളത്തിലൂടെയോ ചർമ്മത്തിലൂടെയോ ശരീരത്തിൽ പ്രവേശിച്ച് ആരോഗ്യത്തെ ബാധിച്ചേക്കാമെന്ന് ഗവേഷണ കണ്ടെത്തലുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു; വസ്തുക്കളുടെ തരത്തെയും എക്സ്പോഷർ രീതിയെയും ആശ്രയിച്ച് അപകടസാധ്യതയുടെ അളവ് വ്യത്യാസപ്പെടാമെന്നതിനാൽ, നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഗവേഷണവും സുരക്ഷാ വിലയിരുത്തലുകളും നടക്കുന്നു. കൂടാതെ, നാനോടെക്നോളജി ദോഷകരമായ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യതയെക്കുറിച്ച് നിരന്തരം ആശങ്കകൾ ഉയർന്നുവരുന്നു. അതിനാൽ, മനുഷ്യരാശിയുടെ പ്രയോജനത്തിനായി നാനോടെക്നോളജി ഉപയോഗിക്കണമെങ്കിൽ, സുരക്ഷാ പരിശോധനയും ധാർമ്മികവും സാമൂഹികവുമായ ചർച്ചകൾ സാങ്കേതിക വികസനത്തോടൊപ്പം മുന്നോട്ട് പോകണം.
ഇതുവരെ വിവിധ വീക്ഷണകോണുകളിൽ നിന്ന് ഞങ്ങൾ നാനോ ടെക്നോളജി പരിശോധിച്ചു. നിലവിൽ, അമേരിക്കയും മറ്റ് വികസിത രാജ്യങ്ങളും മാത്രമല്ല, ദക്ഷിണ കൊറിയ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ലോകമെമ്പാടുമുള്ള രാജ്യങ്ങളും നാനോ ടെക്നോളജിയെ ഭാവിയിലെ ഒരു പ്രധാന വ്യവസായമായി അംഗീകരിക്കുകയും ഗവേഷണത്തിലും വികസനത്തിലും വൻതോതിൽ നിക്ഷേപം നടത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ദക്ഷിണ കൊറിയയും നാനോ ടെക്നോളജിയെ വളർത്തുന്നതിനായി ദേശീയ നയങ്ങൾ തുടർച്ചയായി നടപ്പിലാക്കുകയും സെമികണ്ടക്ടറുകൾ, ഡിസ്പ്ലേകൾ, റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികൾ, ബയോടെക്നോളജി, നൂതന വസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ വിവിധ വ്യാവസായിക മേഖലകളിൽ അതിന്റെ മത്സരശേഷി ശക്തിപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, സ്ഥിരമായ ഗവേഷണത്തിന്റെയും നിക്ഷേപത്തിന്റെയും അടിസ്ഥാനത്തിൽ നാനോ ടെക്നോളജി അതിവേഗം മുന്നേറുകയാണ്, കൂടാതെ പ്രകൃതി ശാസ്ത്രത്തിലും വ്യാവസായിക മേഖലയിലും മൊത്തത്തിൽ ഇത് ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. കൂടാതെ, വിവിധ വ്യാവസായിക മേഖലകളിൽ അതിന്റെ പ്രയോഗത്തിന്റെ വ്യാപ്തി വികസിക്കുമ്പോൾ, നമ്മുടെ ദൈനംദിന ജീവിതവുമായി കൂടുതൽ ഇഴചേർന്നിരിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യയായി അത് സ്വയം സ്ഥാപിക്കും.