ननो पदार्थांचे विज्ञान आणि तंत्रज्ञान | NANO PADARCHANCHE VIGYAN ANI TANTRAGYAN

नॅनो पदार्थांच विज्ञान आणि तंत्रज्ञान 3» २८ नॅनो कण ते दृश्य पदार्थ नॅनो कण, तारा, नळ्या, पापुद्रे तयार करण्याच्या काही पध्दती आपण पाहिल्या. परंतु यातील काही पध्दतींमध्ये, विशेषत: जेथे केवळ द्रवमाध्यमात कण तयार केले जातात तेथे नॅनो कण विशिष्ट पध्दतीने मांडून, त्यांचे मायक्रोमीटर आकारातले आणि त्यापुढेही जाऊन काही मिलीमीटर, सेंटिमीटर आकाराचे पदार्थ करणे वापराच्या दृष्टीने महत्त्वाचे आहे. एकमेकांत न मिसळणारे, ज्यांचा पृष्ठभाग निष्क्रिय केला आहे असे नॅनो कण तयार झाल्यावर त्यांना सच्छिद्र पदार्थात (उदाहरणार्थ सच्छिद्र सिलीकॉन, एअरोजेल) सामाविता येते. काचेतही नॅनोकण तयार झाल्यावर मोठ्या प्रमाणात नॅनोपदार्थ उपलब्ध होतो. पापुद्रेदार किंवा तारेच्या रुपातही पदार्थ मोठ्या आकारात उपलब्ध होऊ शकतात. फ्युलरिन्स, कार्बनच्या नॅनो नळ्या सुध्दा इतर जाड घन पदार्थावर लेपून वापरता येतात. मात्र त्या सर्वांहून आगळी पध्दत निसर्गात दिसते ती म्हणजे स्वजमाव सन १९९० नंतर इतरही काही प्रयोगांमुळे अशी वेळ निर्माण झाली की शास्त्रज्ञ रेणू ओळख*, (मॉलिक्यूलर रेकगनिशन) 'स्वजमाव (सेल्फ असेम्ब्ली)' असे परवलीचे शब्द वापरू लागले. केवळ जीवशाखज्ञच नव्हे तर रसायन आणि भौतिकशास्त्रज्ञही आता विचार करीत आहेत की खरेच वेगवेगळे अणु एकत्र येऊन रेणू कसे तयार होतात. वेगवेगळ्या अणु - रेणूंपासून वायु, द्रव, घन, सजीव - निर्जीव निर्माण होतात. परंतु हे अणु- रेणू एकमेकांना ओळखतात कसे ? कोणच्या शक्‍्तिमुळे ते एकत्र राहयाचे किंवा दूर जायचे ठरवितात ? सर्व जीव आणि वनस्पती विश्‍व छोट्या छोट्या पेशींपासून बनलेले आहे. वेगवेगळी द्रव्ये त्यांच्यात तयार होतात. इकडे तिकडे जातात. त्यासाठी अतिसूक्ष्म नलिकांचे जाळेही असल्याचे दिसते. वेगवेगळे संदेश शरीराच्या भागात तयार होतात आणि ते ओळखले जातात काही संदेश शरीरात आपल्याला पत्ता न लागता पोहचतात आणि शरीराचे भाग आपले - आपले काम करीत राहतात भौतिक, रसायन, जीवशास्त्रज्ञांतील संशोधक एकमेकांच्या विषयात प्रगल्भ झालेल्या कल्पनांच्या सहायाने स्वत:लाच प्रश्‍न विचारत आहेत. निसर्गाने आम्हाला कसे निर्माण केले? त्यासाठी शाखरज्ञ प्रयोगशाळांत निसर्गाची नक्कल करू पाहत आहेत ! हजारो-लाखो वर्षे खर्च करून निसर्गाने प्रकाश, ध्वनी निर्माण करणारी आणि ओळखू शकणारी अगदी सूक्ष्म कार्बनी यंत्रे जी जीवाबरोबर तयार होतात ती खंड २ पृष्ठ ३५२ नॅनो पदार्थांचे विज्ञान आणि तंत्रज्ञान » * & २९ कशी निर्माण केली असतील ! डी. एन. ए. मध्ये हे सर्व काही कसे जपून ठेवले जाते आणि पुढील जीवास पुनरुत्पत्तीसाठी दिले जाते. प्रयोगशाळांत ह्यातील काही करता येईल काय ? काही विचारवंतांना असा प्रश्‍न पडू शकतो की नॅनोतंत्रज्ञानात निसर्गाची नक्कल करुन सजीवसृष्टीप्रमाणे नॅनोयंत्रे निर्माण करणे एवढेच ध्येय आहे की काय? पण तसे नाही! सजीवसृष्टीतील पेशींना जास्त तापमानाला म्हणजे १०० अंश डिग्री सेल्सियस एवढे तपमान सहन करण्याचीसुद्धा ताकद नसते. धातू मिश्रधातूंतील ताकदही त्यांच्यात नाही. संदेशवहनाची शक्ति असली तरी सिलीकॉन, तांबे यांच्यातील विद्युतवहनाची ते बरोबरी करु शकत नाही. शास्त्रज्ञांनी हेही नेमके ओळखले असून, निसर्गातील काही पध्दती आणि काही कृत्रिम पध्दती ज्या बुध्दिवंत मानवाने पिढ्यान पिढ्या शिकत जाऊन विकसित केल्या आहेत, त्यांची सांगड घालायची ठरवली आहे. त्यासाठीच नॅनो पदार्थांच्या गुणधर्मांवर शाखज्ञांची मोठी भिस्त आहे. नॅनोपदार्थांचे वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म पदार्थांचे गुणधर्म, उदाहरणार्थ त्यांचा रंग, विद्युतवाहन शक्‍ती, उष्णता वाहनशक्‍क्ती, चुंबकीयशक्‍्ती, प्रकाश परावर्तनशकती, प्रकाश शोषून घेण्याची शक्‍ती व त्यातून आवाज वाहू देण्याची शक्‍ती हे सर्वकाही त्याच्यात असलेल्या अणु- रेणूंबर अवलंबून असते. मात्र आधीच उल्लेखल्याप्रमाणे कोणच्याही पदार्थांचे आकारमान, जे त्याच्यातील अणु-रेणूंच्या प्रकारांवर अवलंबून असते ते ठराविक आकारापेक्षा लहान झाल्यास त्याचे गुणधर्म आकाराप्रमाणे बदलू लागतात. अगदी सोपी उदाहरणे म्हणजे पदार्थांचे रंग. चांदीचा रंग पांढरा तर सोन्याचा रंग पिवळा ! परंतु सोन्यासारखी पिवळी दिसणारी केवळ चांदीचे अणु असणारी पिवळी चांदी तर चांदीसारखे दिसणारे पांढऱ्या रंगाचे शुद्ध सोने शाखज्ञ प्रयोगशालांत तयार करीत आहेत. कॅडमिअम सल्फाईड या अर्धवाहकाचा रंग गडद केशरी किंवा तांबूस असतो. परंतु त्याच्या लहान कणांचा रंग मात्र त्यांच्या मापांनुसार बदलू शकतो गडद केशरीपासून, फिकट केशरी, पिवळे, पांढरे कॅडमिअम सल्फाइड तयार करण्याच्या पद्धती आहेत. आमच्या प्रयोगशाळेत असे पदार्थ तयार केलेले आहेत दुसरे साधे उदाहरण म्हणजे पदार्थ द्रवरूप होण्याची क्रिया. बहुतेक सर्व पदार्थांचे खंड २ पृष्ठ ३५३.