नैसर्गिकपणे न आढळणारी ‘मेटामटेरिअल्स’ ही अशी सामुग्री आहे की तयार करताना नवीन पदार्थाचे गुणधर्म हे मूळ मटेरियलच्या गुणधर्मांपेक्षा पूर्णपणे भिन्न बनतात. नवीन डिझाइन केलेल्या संरचनांमध्ये यासाठी विविध बदल केले जातात. पदार्थाची भूमिती, आकार, अभिमुखता (ओरिएंटेशन) आणि मांडणी (अरेंजमेंट) आदीतील बदल त्यांना ‘स्मार्ट’ गुणधर्म प्रदान करतात. तसेच हे बदल घडताना व नंतरही पदार्थाचा एकंदर ‘इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्प्रेक्ट्रम’ हादेखील लक्षणीय बदलत जातो जो प्रत्येकवेळी डोळ्यांनी दिसेलच असे नाही.
म्हणूनच निसर्ग समजून घेताना म्हणजे फिजिक्सची ही एक असलेली शाखा किंवा ‘नॅनो’ हे अभ्यासने ही मोठी रंजक दुनिया आहे. पारंपरिक किंवा सामान्यत: वापरात अशक्य वाटेल अशी अद्भुत ‘रफ अँड टफ’ सामुग्री बनविणे हे ‘मेटामटेरिअल टेक्नॉलॉजी’ने आज शक्य झाले आहे. परिणामी कल्पनेपलीकडचे फायदे मिळविणे ही जादू आज रेणू, अणू, इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आदींच्या विविध परिवर्तनाने आज शक्य झाले आहे. या प्रक्रियेत ‘नॅनो टेक्नॉलॉजी’ आणि ‘नॅनोसायन्स’ या दोघांची भूमिका समजून घेणे महत्वाचे ठरते.
काय आहे नॅनो टेक्नॉलॉजी?
मानवी जीवन आमूलाग्र बदलणारे नॅनो टेक्नॉलॉजी किंवा तंत्रज्ञान होय. ग्रीक शब्द ‘नॅनो’पासून ते जन्मले. ‘ऑक्सफोर्ड इंग्लिश डिक्शनरी’नुसार, ‘नॅनो’ हे शास्त्रीय लॅटिन नॅनस किंवा त्याच्या प्राचीन ग्रीक एथोनियम नॅनोसपासून बनले आहे, ज्याचा अर्थ होतो बुटका किंवा लहान किंवा सूक्ष्म!
लहान-लहान तर किती लहान?
तर एक नॅनोमीटर म्हणजे १ भागिले एकावर ९ शून्य (१/१०००००००००) इतके मीटर लहान! अथवा मीटरचा शंभरावा भाग म्हणजे सेंटिमीटर. आपलं बोट एक सेंटिमीटर जाड असतं. थोडक्यात नॅनो याचा अर्थ मीटरचा एक अब्जांश भाग होय.
नॅनो मटेरिअल – टेक्नॉलॉजी आणि सायन्स या भिन्न गोष्टी आहेत. अतिसूक्ष्म पदार्थांना ‘नॅनो मटेरियल’ असे म्हणतात. या नॅनो मटेरियलचा व त्यापासून बनविलेल्या गोष्टींचा व्यवहारात व प्रत्यक्ष मानवी जीवनात वापर कसा करायचा हे तंत्रज्ञान म्हणजे ‘नॅनो टेक्नॉलॉजी’! तर अशा अतिसूक्ष्म वस्तूंचा अभ्यास करत हे पदार्थ कोणते नियम पाळतात हे शोधणं यासाठी संशोधनपर अभ्यास म्हणजे म्हणजे ‘नॅनोसायन्स’ होय. १९८० च्या दशकात ‘नॅनोस्कोप’ मध्ये नॅनो मटेरियल या सूक्ष्म गोष्टी पाहता येतील असा सूक्ष्मदर्शकाचा शोध लागला आणि त्यानंतर हे शब्द प्रचलित झालेत.
‘नॅनो सेन्सर’
अमेरिकन सैन्यानं, शत्रूनं अन्नात विषारी द्रव्यं घातली आहेत की नाही हे ओळखायला एक बोटासारखा बायोफिंगर शोधला आहे व अन्न साठविण्याच्या, अन्न टिकविण्याच्या नॅनो टेक्नॉलॉजी पद्धती विकसित झाल्याय. जिनेटिक इंजिनिअरिंगमध्ये देखील नॅनो टेक्नॉलॉजीचे अनन्यसाधारण महत्व आहे. एखाद्या पदार्थाच्या अणु-परमाणूंच्या मांडणीचा विचार करून आपल्याला हव्या त्या गुणधर्माचे पदार्थ बनवण्याची क्षमता नॅनोटेक्नॉलॉजीचं तंत्रज्ञान देऊ शकते हे नॅनो टेक्नॉलॉजीने वैशिष्ठ्य होय. कोणत्याही पदार्थाला अतिसूक्ष्म करून त्या पदार्थाचे गुणधर्म बदलणे किंवा आपल्याला हवे ते गुणधर्म त्या पदार्थात निर्माण करणं म्हणजेच ‘नॅनो तंत्रज्ञान’ होय.
नॅनो टेक्नॉलॉजीची उपयुक्तता व उपयोजितता
‘नॅनो टेक्नॉलॉजी’ ही अतिप्राचीन म्हणजे काही हजार वर्षे जुनी आहे. आयुर्वेदात वेगवेगळ्या भस्मांना जसे सुवर्ण भस्म, लोहभस्म, ताम्रभस्म आदी औषधी उपयोगात नॅनोटेक्नॉलॉजीचाच वापर केला जातो. नॅनोटेक्नॉलॉजीचे वैशिष्ठ्य म्हणजे मूळ धातू किंवा अधातूपासून भिन्न रासायनिक व भौतिक गुणधर्म असलेली रसायने अतिप्राचीन काळी माणसं बनवित होती. प्राचीन गुहांमध्ये बनविलेली हजारो वर्षे टिकलेली चित्रे ही नॅनोटेक्नॉलॉजीने बनविलेल्या अद्भुत रंगांच्या मदतीने रेखाटली व रंगवली गेली आहेत हे अनेकांना माहीत नसते. त्यामुळे या रंगात नॅनो कण बनविण्याचे तंत्र भारतीय आदिवासी जनतेला आधीपासून माहिती होते.
‘नॅनोट्यूब’ म्हणजे काय?
तर या अतिसूक्ष्म नलिका किंवा नळ्या होत. अनादी काळापासून गाईच्या तुपाचे दिवे पेटवून विशिष्ट पद्धतीने बनवून डोळ्यात घातले जाणारे काजळ हे डोळ्यातील विषाणू व जिवाणूंचा नाश करणार्‍या सूक्ष्म नलिका म्हणजे नॅनोट्यूब आहेत ज्या डोळ्यांचे आयुष्य वाढवित अगदी वयाच्या शंभरीतदेखील चष्मा दूर ठेवते हे वैज्ञानिक दृष्टिकोनातून खात्रीने आता सिद्ध झाले आहे. भारतासह, इजिप्त तसेच चीन हे देशदेखील प्राचीन काळापासून अतिसूक्ष्म कणांपासून वेगवेगळे पदार्थ बनविण्यात वाकबगार होते.
संधींचे भांडार
नॅनो-मटेरियल-नॅनो टेक्नॉलॉजी व नॅनोसायन्समध्ये जीवशास्त्र, भौतिकशास्त्र, जैविकशास्त्र, पर्यावरणशास्त्र, इलेक्ट्रॉनिक्स, डिफेन्स, औषधनिर्मिती, बांधकाम, सौंदर्य प्रसाधने आणि इतर अनेक क्षेत्रांमध्ये करिअरच्या दृष्टीने संशोधन संधींचा खजाना उपलब्ध आहे.
नॅनो टेक्नॉलॉजीची जादू!
सध्या जगभर सर्वच देशात नॅनो टेक्नॉलॉजीवर संशोधन सुरू आहे. विशेषत: विविध नवीन नॅनो पदार्थ बनविणे आणि त्या माध्यमातून एखाद्या गोष्टीची उपयुक्तता वाढविणे यावर भर दिला जात आहे.
प्रदूषणात पर्यावरणपूरक जीवन
यासाठी जीवन जगताना सध्या जगभरात संशोधनावर भर दिसून येतो आहे.
नॅनो बॅटरीज व नॅनो कॅपेसिटर
जगभरातील ऊर्जा समस्या सोडविण्यासाठीदेखील नॅनो टेक्नॉलॉजी कामाला लागली आहे.
शरीरात फिरतील नॅनो रोबोट
हे पाणी व रक्तातून शरीरात सोडून कॅन्सर पेशी मारणारे व ऑपरेशन करणारे सूक्ष्म रोबोट तयार झाले आहेत.
फ्रीजमध्ये चांदीचे नॅनोकण वापरत सॅमसंगसारख्या कंपनीने फ्रीजमध्ये जीवाणूंची वाढ तसेच घाण वास रोखणारे ‘कोटींग नॅनो टेक्नॉलॉजी’ व व्यावसायिक तंत्रज्ञान विकसित केले आहे.
अ‍ॅल्युमिनियम स्फोटक
नेहमीचे निरुपद्रवी अ‍ॅल्युमिनियमचे नॅनो अ‍ॅल्युमिनियममध्ये रुपांतर स्फोटक बनतं म्हणून संरक्षण क्षेत्रात उपयोगी असल्याने यावर संशोधन सुरू आहे. रबर इण्डस्ट्रीमध्ये टायरची झीज कमी करणं, रस्त्यावरची टायरची पकड घट्ट ठेवणं अशा अनेक गरजेच्या गोष्टी नॅनो मटेरियलमुळे सहज शक्य होईल.
नॅनो बॉल बेअरिंग, नॅनो लिव्हर, नॅनो इंजिन, नॅनो पंप, नॅनो कापड, नॅनो रंग, अशा वेगवेगळ्या गोष्टीवर संशोधन होत अनेक नावीन्यपूर्ण गोष्टी बनत आहेत. भविष्यात रॉकेट-इंधन म्हणूनसुद्धा नॅनो अ‍ॅल्युमिनियम आणि घरगुती गॅस सिलिंडरऐवजी देखील कदाचित वापरता येईल. नावात ‘नॅनो’ म्हणजे अतिसूक्ष्म असे असले तरी इलेक्ट्रॉनिक्स सायन्स तसेच भौतिकशास्त्रातदेखील अभ्यासक्रमाचा भाग असलेला हा विषय तसेच ‘मेटामटेरिअल्स’सह ‘नॅनो टेक्नॉलॉजी आणि नॅनो सायन्स’च्या दुनियेचा जादुई व्याप व व्यापाची ही सृष्टी दृष्टीपेक्षा फार मोठी आहे हे विशेष!
