திண்ணை

வெங்கட் ரமணன்

Buckey Ball, Buckministerfullerene, C60 என்ற புதிய கார்பன் வடிவமைப்பிற்காக 1996ஆம் ஆண்டின் நோபெல் பரிசைப் பெற்ற http://smalley.rice.edu/ பேராசிரியர் ரிச்சர்ட் ஸ்மாலி 28 அக்டோபர் 2005 அன்று காலமானார். டெக்ஸஸ் மாநிலத்தின் ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் அறுபது கார்பன் அணுக்களால் ஆன C60 என்ற மூலக்கூறினை உருவாக்கியதன் மூலம் நானோநுட்பம் என்ற சின்னஞ்சிறு அற்புத உலகத்திற்கு செயல்வடிவம் கொடுத்தவர் ஸ்மாலி. கோடிக்கணக்கான மூலக்கூறுகள் கார்பனால் ஆனவை, குறிப்பாக உயிர்மூலக்கூறுகள். வேறெந்த தனிமமும் இத்தனை மூலக்கூறுகளை உருவாக்குவதில்லை. ஆனால் தனித்திருக்கும் கார்பன் இரண்டே வடிவங்களில்தான் சாத்தியம் என்று நம்பப்பட்டு வந்தது. இவை கிராஃபைட் மற்றும் வைரம். கிராஃபைட் நாம் பயன்படுத்தும் பென்சில்களில் இருக்கும் கரித்துண்டு, வைரம் நம்மூர் பெண்கள் மிக அதிகமாகக் கனவுகாணும் நவமணி. தொழில்நுட்ப உலகில் வைரத்திற்க்கு வேறு இடமுண்டு. மிகக் கடினமான பொருளான வைரம் எவற்றையும் எளிதில் அறுக்கும் திறன் கொண்டது, எனவே வைரம் தடவப்பட்ட கத்திகளும் அரங்களும் நுட்ப உலகில் கடினமான பொருள்களை அறுத்தெடுக்கப் பயன்படுகின்றன. இவ்வளவு நன்றாகத் நாம் அறிந்திருந்த கார்பனுக்கு மூன்றாவது நிலையான வடிவத்தைக் கொடுத்தவர் ரிச்சர்ட் ஸ்மாலி. C60-ன் உருவாக்கம் அணு அணுவாக உலகைக் கட்டியெழுப்பும் நானோநுட்பத்திற்கு முதல் முறையாகச் செயல்வடிவம் கொடுத்தது.

ஒ ?யோ மாநிலத்தின் அக்ரான் நகரில் பிறந்த ஸ்மாலி சிறிய வயதில் அவ்வளவு பெரிய அறிவாளி என்ற அடையாளத்தையெல்லாம் காட்டவில்லை. அவருடைய சுயசரிதைக் கட்டுரையில் ‘நான் நாளைக்கே இன்னொரு அணு ஆயுதம் வெடிக்காதா என்று காத்திருந்தேன். காரணம் மறுநாள் பள்ளிக்கூடம் போகும்போது வீட்டுப்பாடம் செய்ய வேண்டியதில்லை அல்லவா ? ‘ 1957-ஆம் ஆண்டு ரஷ்யர்கள் ஸ்பூட்னிக் விண்கலத்தை ஏவியது அமெரிக்கப் பள்ளிகளில் ஒரு பெரும் மாற்றத்தையே ஏற்படுத்தியது. வருங்காலம் அறிவியலின் காலம் என்பது அப்பொழுது படித்துக் கொண்டிருந்த மாணவர்களிடையே பரபரப்பையூட்டியது. அந்த நேரத்தில் விழித்துக் கொண்ட ஸ்மாலி தொடர்ந்து அறிவியலில் ஆர்வத்தை வளர்த்துக்கொண்டார். பின்னர் பிரின்ஸ்டன் பல்கலைக்கழகத்தில் வேதியியலில் ஆராய்ச்சி மாணவராகச் சேர்ந்தார். அங்கே வேதி இயற்பியல் ஆய்வுக்காக முனைவர் பட்டம் பெற்றார். தொடர்ந்து சிக்காகோ பல்கலைக்கழகத்தில் முதுமுனைவர் ஆராய்ச்சியை மேற்க்கொண்டார். அங்கிருந்து பின்னர் ?ூஸ்டன் நகரிலிருக்கும் ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் ஆசிரியராக வேலையிலமர்ந்தார். இறக்கும் வரை ரைஸ் பல்கலைக்கழத்திலேயே வேலை செய்தவர் ரிச்சர்ட் ஸ்மாலி.

ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் சகாவான பேரா. ரிச்சர்ட் கர்ல் மற்றும் பிரிட்டனின் பேரா. ?ாரி க்ரோட்டோ இவர்களுடன் இணைந்து ஸ்மாலி ஃபுல்லரீன் என்று அறியப்பட்ட C60 மூலக்கூறினை வடிவமைத்தார். இதற்காக வேதியியல் நோபெல் பரிசு 1996 ஆம் ஆண்டு இம்மூவருக்கும் வழங்கப்பட்டது. தொடர்ந்து ஃபுல்லரீன் வேதியியல் என்று அறியப்படும் இதுபோன்ற மிகப்பெரிய கோள, குழாய் வடிவம் கொண்ட பல மூலக்கூறுகள் உருவாக்கப்பட்டன. ஸ்மாலி ஃபுல்லரீன் கண்டுபிடிப்புகளை உயிரின் ஆதாரமான டிஎன்ஏ மூலக்கூறுடன் ஒப்பிடுவார். உயிருள்ளவை அணுக்களின் துல்லியத்துடன் புரதங்களையும், நொதியங்களையும் உருவாக்குகின்றன. இந்த அளவு துல்லியத்துடன் ஆய்வகத்திலும் பொருள்களை வடிவமைப்பது சாத்தியம் என்று சொன்னார். உயிரின் நானோ நுட்பத் துல்லியத்தை ஈர நானோநுட்பம் என்றும் ஆய்வக்த்தில் தயாரிக்கப்படுவனவற்றை உலர் நானோநுட்பம் என்றும் பிரிக்கலாம். இந்த இரண்டுக்குமான இடைநிலையில்தான் நானோநுட்பத்தின் வருங்காலம் இருக்கிறது என்பது ஸ்மாலியின் நம்பிக்கை. தொடர்ந்த நாட்களில் ஸ்மாலி தன்னுடைய அயராத நானோநுட்ப முன்னெடுப்புகளின்மூலம் மிகப் பிரபலமான விஞ்ஞானிகளுள் ஒருவரானார். வருங்காலம் நானோநுட்பத்தில்தான் இருக்கிறது என்று மிகுந்த நம்பிக்கையுடன் எடுத்துச் சொன்னவர் ஸ்மாலி. பில் கிளிண்டனின் ஆட்சியில் இவரது உந்துதலினால் அமெரிக்காவில் தேசிய நானோநுட்ப முனைவு என்ற அமைப்பு துவங்கப்பட்டு நாடெங்கும் பல பல்கலைக்கழங்கள், ஆய்வகங்களில் நானோ நுட்ப ஆராய்ச்சிக்கு முக்கியத்துவம் கொடுக்கப்பட்டது.

தொடர்ந்து கோளவடிவான கார்பன்களை விட்டு ஜப்பானியர்கள் கண்டுபிடித்த நானோகுழல்களில் கவனம் செலுத்தத் தொடங்கினார். நாஸாவின் பதினோரு மில்லியன் டாலர்கள் மானியத்துடன் அதி மின்கடத்துதிறன் கொண்ட கார்பன் நானோகுழாய்களைத் தயாரிக்கும் திட்டத்தில் தீவிரமாக இருந்தார். 2002 ஆம் ஆண்டு நானோநுட்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட பொருள்களைத் தயாரிக்கும் கார்பன் நானோடெக்னாலஜீஸ் என்ற வர்த்தக நிறுவனத்தையும் துவக்கினார். தன்னுடைய கடைசி காலங்களில் நாட்டின் சக்தித் தேவைக்கு நானோநுட்பத்தைப் பயன்படுத்த வலியுறுத்தும் பல முன்னெடுப்புகளின் மும்முரமாக இருந்தார்.

நானோநுட்ப உலகில் பேரா. ஸ்மாலிக்கும் http://www.foresight.org/FI/Drexler.html எரிக் ட்ரெக்ஸ்லருக்கும் இடையே http://pubs.acs.org/cen/coverstory/8148/8148counterpoint.html நானோநுட்பத்தின் சாத்தியங்கள் குறித்து நடந்த விவாதங்கள் மிகப் பிரபலமானவை. 1986 ஆம் ஆண்டு எரிக் ட்ரெக்ஸ்லர் http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0385199732/cenonlin-20 Engines of Creation : The coming Era of Nanotechnology. அணுக்களால் ஆன சிறு பொறிகளைத் தயாரிப்பதன் மூலம் அவை மேலும் பல நானோநுட்ப மூலக்கூறுகளையும் இயந்திரங்களையும் தாங்களாவே உற்பத்தி செய்துகொள்ளும் என்று ட்ரெக்ஸ்லர் சொன்னார். உற்பத்தி இயந்திரங்கள் என்று ட்ரெக்ஸ்லர் உருவகித்த இவற்றின் சாத்தியக்கூறுகள் அபாரமானவை. சுருக்கமாகச் சொல்லப்போனால் தம்மைத்தாமே சுயநகலாக்கம் செய்துகொள்ளும் இவை உயிரிகளைப் போல செயல்படக்கூடும். அதாவது இவற்றில் ஏற்படும் சிறு பிழைகள் மனிதன் எதிர்பாராத முற்றிலும் புதிய உயிரியை உருவாக்கக்கூடும். இத்தகைய ‘உயிரிகள் ‘ முற்றிலும் எதிர்பாராத உலகுக்கு நம்மை இட்டுச் செல்லக்கூடும். இதை முன்வைத்து பல அற்புத சாத்தியங்களையும், அத்துடன் கூடவே பல எச்சரிக்கைகளையும் ட்ரெக்ஸ்லர் முன்வைத்தார். ஸ்மாலி இது நடைமுறையில் சாத்தியமே இல்லை என்று மறுத்தார். மிரளவைக்கும் சாத்தியங்களைக் கொண்ட, தொழில்நுட்பச் சாத்தியமில்லாத, சுயநகலாக்கும் நானோ கருவிகளைப் பற்றி பேசுவது தவறு என்பது ஸ்மாலியின் கொள்கை. இப்படி சாத்தியமில்லாத ஒன்றைப் பற்றிச் சொல்லி அதனால் இல்லாத பயங்களை உருவாக்குவது நானோநுட்பத்தின் வளர்ச்சியைப் பாதிக்கும் என்பது ஸ்மாலியின் கவலை. கிட்டத்தட்ட இருபது வருடங்களானபின்னும் இன்னும் ட்ரெக்ஸ்லர் சொல்லிய ‘நானோ உயிரி ‘ எதுவும் இன்னும் உருவாக்கப்படவில்லை. மாறாக ஸ்மாலி கனவுகண்ட நானோநுட்பம் மெதுவாக வளர்ச்சியடைந்து வருகிறது.

இன்றைய கணினி-தகவல் நுட்ப உலகம் மைக்ரோநுட்பத்தைச் சேர்ந்தது. நாளை வரவிருப்பது நானோ பொருள்களால் கட்டப்படவிருக்கின்றன உலகம். இந்த வருங்கால உலகைக் கனவிலிருந்து சாத்தியமாக்கிய முதல் சோதனைகளை நிகழ்த்தியவர் என்ற முறையில் ஸ்மாலியின் இடம் மிகவும் முக்கியமான ஒன்று.

கார்பன் – 60 கண்டுபிடிப்பு இரண்டு தொலைகளிலிருந்து நெருங்கி வந்த அறிவியல் அற்புதம். நட்சத்திரங்களிலிருந்து வரும் ஒளியை நிறமாலைமானி கொண்டு ஆராய அந்த நடசத்திரத்தின் இருக்கும் வேதிப்பொருள்கள் (தனிமங்கள், மூலக்கூறுகள்) இவற்றின் தன்மை புலப்படும் பிரிட்டனில் ?ாரி க்ரோட்டோ இப்படியான ஆய்வை மேற்கொண்டிருந்தபொழுது கிடைத்த நிறமாலைகளைப் புரிந்துகொள்ள முடியாமல் திண்டாடினார். அவர் அமெரிக்காவில் ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்திற்கு வந்தபொழுது அங்கே ரிச்சர்ட் ஸ்மாலியும் ராபர்ட் கர்ல்-ம் நடசத்திரங்களைப்போன்ற உயர் வெப்பநிலையில் தொகுப்பு மூலக்கூறுகளைப் புதிதாக உருவாக்கிக் கொண்டிருந்தார்கள். இந்தத் தொகுப்புகளில் பல சில நொடிகளே நிலைத்திருக்ககூடியவை. உடனடியாக இவை முன்பு கண்டறியப்பட்ட நிலையான மூலக்கூறுகளாகவோ தனிமங்களாகவோ சிதைவடைகின்றன. அந்த ஆய்வுகளில் இதுவரை கண்டறியப்படாத கார்பனின் நிலையான வடிவம் புலப்பட்டது. இந்த நிலையான வடிவத்தின் அமைப்பு புரியவில்லை என்றாலும் இவர்கள் மூவரும் இது ஒரு கோள வடிவில்தான் இருந்தாக வேண்டும் என்று கருதினார்கள்.

ரிச்சர்ட் ஸ்மாலி பல குச்சிகளையும் காகிதங்களையும் பசைவைத்து ஒட்டி விளையாடிப் பார்த்து இதன் அமைப்பு ஒரு கால்பந்தைப் போல ஐங்கோணங்களையும் அறுகோணங்களையும் கொண்டதாக இருப்பதாகக் கண்டறிந்தார். பக்மினிஸ்டர் ஃபுல்லர் என்பவர் மாண்ட்ரியால் நகரில் உருவாக்கிய கோளக் கட்டிடத்தின் அமைப்பைப் போலவே இருந்ததால் இதற்கு பக்மினிஸ்டர் ஃபுல்லரீன் என்ற பெயரிடப்பட்டது. பின்னர் இது சுருங்கி ஃபுல்லரீன் அல்லது பக்கிபால் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இந்த C60 மூலக்கூறு வித்தியாசமானது. இது மிகப் பெரிய வெற்றிடத்தை உள்ளே கொண்ட கோளம். எனவே இதன் இயல்புகளும் வேதிக்குணங்களும் முற்றிலும் புதுமையாக இருந்தன. இதன் வெற்றிடத்தினுள்ளே வேறு சிறிய அணுக்களைச் செலுத்துவதன்மூலம் இதன் பண்புகளை முற்றாக மாற்றியமைக்க முடியும். மேலும் முற்றிலும் கோள வடிவம் கொண்டதால் இது மிக நிலையான வடிவமைப்பு எனவே அதிக வெப்பம், அழுத்தம் போன்றவற்றைத் தாங்கும் திறன் இந்த மூலக்கூறுக்கு உண்டு.