मार्च १८ २०१५

असा मी अबबमी - ४

"आज पयला मी. सगळे स्क्रीनवर दिसतायत. ऐकू पण येत असेल असे पकडून चालतो. आजही मी शुद्ध मराठीतून बोलणार. एखादा शब्द चुकीचा असेल तर लगेच दुरुस्त करून सांगा. मनसेच्या मुली तर आल्या नाहीत ना? अबबतंत्राच्या सावकाश विकसित होणार्‍या व्याख्येवरून ध्यानात येते की या एवढ्या सूक्ष्मस्तराच्या विश्वात पुंजयांत्रिकी म्हणजे क्वांटम मेकॅनिकल इफेक्ट्स फारच महत्त्वाचे आहेत. त्यामुळे मग व्याख्या नंतर बदलली. अगोदर होती एक ‘विशिष्ट तांत्रिक साध्य’ - ‘टेक्नॉलॉजिकल गोल’. मग झाली - ‘संशोधन प्रकार’ - ‘रीसर्च कॅटीगरी’. हे असे संशोधन आहे आणि ही अशी तंत्रे आहेत की त्यात विशिष्ट मर्यादेखालील आकारमानाच्या पदार्थाचे म्हणजे ‘मॅटर’चे वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म अभ्यासले जातात." केतनभाई.

"मटारचे अनेक गुणधर्म आहेत. पदार्थही अनेक होतात. तुम्हाला मटारची करंजी असं म्हणायचं आहे का काका? तिचे गुणधर्म वैशिष्ट्यपूर्ण असतात." सारा.

"ए खादाडखाऊ गप! मग मला भूक लागेल आणि बोलण्यात लक्ष लागणार नाही." पप्पू.

"प्रथम आपल्या सर्व सदस्यांचे आभार मानते. एकमेकांशी दूरध्वनीवर बोलून वेळ खर्च करून मनातल्या शंकांचे समाधान करून घेतले आहे. आणि वर टिपणे काढून बहुतेक आपापल्या पडद्यावर एका खिडकीत तयार ठेवली असणार. अबबविषयात एवढे स्वारस्य दाखवल्याबद्दल अबबधन्यवाद. काका बोला पुढे." माही.

"हॅ हॅ हॅ हॅ! घराच्या खिडकीवर पडदा असतो. संगणकाच्या पडद्यावर खिडकी!" रेणू.

"हं! चिमुरडीचे चिमखडे बोल छान आहेत! आता काकांचे खडे बोल ऐकूयात." पप्पू.

"मी पुढे बोलतो. त्यामुळे अबबतंत्रे - नॅनोटेक्नॉलॉजीज तसेच अबबप्रमाणातील तंत्रे - नॅनोस्केल टेक्नॉलॉजीज असे बहुवचनी म्हणजे प्लूरलमधे शब्दप्रयोग केलेले आढळतात. संशोधनाचा आणि त्याच्या उपयोजनाचा म्हणजे ऍप्लीकेशनचा आवाका किती मोठा, किती व्यापक आहे हे यातून समजतं. परंतु संशोधनविषयाचा प्रमुख निकष राहातो वस्तूचे अबबरूप. अबबरूपाचे हे संशोधन अनेकविध ठिकाणी वापरता येते. त्यामुळे याला महत्त्व प्राप्त झाले आहे. वैविध्याचे हे महत्त्व आणि मूल्य ध्यानात घेऊन विविध देशातल्या सरकारांनी अबबतंत्रातील संशोधनावर अब्जावधी डॉलर्स गुंतविलेले आहेत. ‘नॅशनल नॅनोटेक्नॉलॉजी इनीशिएटीव्ह’द्वारा अमेरिकेने ३.७ अब्ज डॉलर्सची गुंतवणूक केली आहे. युरोपियन युनियनने १.२ अब्ज तर जपानने ७५ कोटी डॉलर्स गुंतवलेले आहेत. आदित्यबेटा आता हे अगदी छोट्या वस्तूंचं विश्व किती मोठ्ठं म्हणजे व्यापक - एक्स्पान्सिव्ह आहे ते सांग." केतनभाई.

"बेटा काय काका? कुत्र्या म्हणा! काल मी केलेली बिस्किटं दिली तर म्हणतो कुत्र्याची बिस्किटं पण छान लागतात. आई आजपासून पेडिग्री दे त्याला." रीटा.

"पदार्थाच्या आकारमानानुसार केलेल्या अबबतंत्राची जी व्याख्या केली आहे त्या व्याख्येप्रमाणे अबबतंत्राचे विश्व साहाजिकच फार व्यापक आहे. यात विज्ञानातील अनेक क्षेत्रे येतात. पृष्ठविज्ञान - सरफेस सायन्स, रसायनशास्त्र - केमिस्ट्री, रेण्वीय जीवशास्त्र - मोलेक्यूलर बायॉलॉजी, अर्धवाहकता भौतिकी - सेमीकण्डक्टर फिजिक्स, सूक्ष्मबांधणीशास्त्र - मायक्रोफॅब्रिकेशन इ. इ. क्षेत्रे या अबबतंत्रात मोडतात. या सर्व क्षेत्रांशी निगडित असलेले संशोधन आणि उपयोग तितकेच व्यापक आहे. पारंपारिक उपकरण भौतिकीपासून रेण्वीय स्वरचना - मोलेक्यूलर सेल्फ ऍसेम्ब्ली पर्यंत तर अबबआकारमानाच्या स्तरावरील नवनव्या पदार्थांचा शोध लावण्यापासून ते पदार्थाचे अणुस्तरावरील रचना करून नियंत्रण करण्यापर्यंत. अबबतंत्राचे भविष्यात काय पडसाद उमटतील यावर शास्त्रज्ञांत विविध मते आहेत. काका हवे तमे." आदित्य.

"मावशीकडून ढोकळा नाहीतर उंधियूं उपटण्यासाठी हे गुजरातीतून हवे तमे बरं का!" रीटा.

"तारूं माथूं उंधूं! हवे शान्ती राख!" आदित्य.

"अबबतंत्राने अनेक नवनव्या पदार्थांचे, उपकरणांचे शोध लागू शकतात. याचे व्यापक उपयोग असू शकतात. औषधे, वीजउपकरणे, जैवपदार्थ, ऊर्जानिर्मिती अशा अनेक क्षेत्रात अबबतंत्राचा, अबबविज्ञानाचा उपयोग होऊं शकतो. दुसर्‍या बाजूला कोणत्याही नव्या तंत्राबरोबर उभे राहणारे अनेक प्रश्न अबबतंत्रामुळे देखील उभे होतात. अबबपदार्थांची हानिकारकता, त्यांचे पर्यावरणावर होणारे बरेवाईट परिणाम, जागतिक अर्थकारणावर परिणाम करण्याची अबबतंत्राची अंगभूत क्षमता त्याचप्रमाणे अबबतंत्रामुळे ओढवणार्‍या प्रश्नांची भवितव्ये, वगैरे वगैरे अनेक प्रश्न. या सर्व प्रश्नांकित पैलूंमुळे अबबतंत्रावर काही निर्बंध घालावे काय याच्या विचारविनिमयार्थ विविध मुद्द्यांचा परामर्ष घेऊन अबबतंत्राच्या बाजूने काही गट तसेच विरोधात काही गट आणि सरकारी तसेच बिनसरकारी संघटना उभ्या राहिल्या आहेत. बापरे! जड शब्द बोलून दम लागला." केतनभाई.

"आपल्याला ठाऊक आहेच की १९८१ मध्ये ‘स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोप’ ऊर्फ STM चा शोध लागला. यामुळे एकेक अणू, अणुबंध - बॉन्ड - पाहणे शक्य झाले. मग १९८९ मध्ये झूरीकच्या आयबीएम रीसर्च लॅबोरेटरीतल्या गेर्ड बिनीन्ग Gerd Binnig आणि हाईनरिख रोहरर Heinrich Rohrer यांनी यशस्वी रीत्या एकेक अणू रचून पदार्थ बनवून दाखवल्यावर त्यांना नोबेल पारितोषिकाने गौरवले गेले. याच वर्षी म्हणजे १९८९ मध्ये बिनीन्ग, कॉते Quate आणि गर्बर Gerber यांनी ऍनेलॉगस ‘ऍटॉमिक फोर्स सूक्ष्मदर्शी’ AFM बनवला. या एकेका अबबसूक्ष्मदर्शींबद्दल हवे तर नंतर जाणून घेता येईल." आदित्य.

"सेन्द्रीय रसायनशास्त्रातल्या अल्केन्स, अल्काईन्स वगैरे मालिका आपल्याला ठाऊक आहेत. मीथेन, ईथेन, प्रॉपेन, पेन्टेन ही अल्केन्सची म्हणजे हायड्रोकार्बन्सची मालिका आपल्याला ठाऊक आहे. कार्बन आणि हायड्रोजन अणूंच्या विविध प्रकारे ‘सहबंधांनी’ म्हणजे ‘कोव्हॅलण्ट बॉण्ड’नी केलेल्या जोडणीतून हे पदार्थ बनलेले आहेत. त्या धर्तीवर एकट्या कर्बाच्या अणूंची म्हणजे कार्बनची देखील त्यांना सहबंधांनी जोडून अनेक प्रकारे रचना होऊ शकते आणि प्रयोगशाळेत तसेच कारखान्यात देखील करता येते." पप्पू.
कारन अणूंच्या विविध रचनांपासून बनलेले विविध पदार्थ
कार्बन अणूंच्या विविध रचनांपासून बनलेले विविध पदार्थ











"फुलेरीन्स ही त्यातल्याच एका प्रकारे रचलेल्या कर्बाणूंपासून बनलेल्या विविध पदार्थांची मालिका. या मालिकेतला एक पदार्थ आहे‘ बकमिन्स्टरफुलेरन्स कर्ब-६०’ Buckminsterfullerene C60 जो ‘बकी बॉल’ म्हणून देखील जगप्रसिद्ध आहे. १९८५ मध्ये हॅरी क्रोटो, रीचर्ड स्मॉले आणि रॉबर्ट कर्ल यांना या बकी बॉलच्या शोधाबद्दल १९९६ चे रसायनशास्त्रातले नोबेल मिळाले." देसाई.

बकी बॉल




























"सुरुवातीला मात्र बकी बॉल हा अबबतंत्रातला पदार्थ म्हणून नाही गणला गेला. ग्राफीन ट्यूबज ज्यांना कार्बन नॅनोट्यूब्ज तसेच बकी ट्यूब्ज म्हणून सहसा ओळखले जाते त्यावरील संशोधनाचा नंतर काही काळाने नॅनोटेक्नॉलॉजी असा उल्लेख केला गेला." ग्रेसी.

नॅनो ट्यूब्ज

"त्यामुळे अबबस्तरावरील अर्धवाहकांचे आणि पर्यायाने वीजविद्येचे - इलेक्ट्रॉनिक्सचे महत्त्व जगाला कळले. संगणकाची प्रगती देखील अर्धवाहकांच्या अबबस्तरावरील प्रगतीमुळेच झालेला आहे." रीचर्ड.

" ‘बकी बॉल’ आणि ‘कार्बन नॅनोट्यूब्ज’ तर एकदम फेमस आहेत. पण यांचे उपयोग काय आहेत?" माही.

"बकी बॉल फूटबॉल खेळायला घेतात तर नॅनोट्यूब कार टायरमधे बसवतात मावशी." पप्पू.

"मावशी दे ग त्याच्या मुस्काटात. काहीतरी वेड्यासारखं बोलतो आणि मूर्खासारखा हीहीहीही करतो. डोक्यात चिखल भरलाय त्याच्या." सारा.

"एखादा बकी बॉल हा नजरेला दिसू शकत नाही. पण हा हिर्‍यासारखा कठीण पदार्थ आहे. मणी एकमेकांना जोडून मण्यांचे जसे जाड असे तोरण बनवता येते की नाही? लाकडाचे बोरांएवढे मोठ्ठे मणी एकमेकांना जोडून ते मोटारीच्या सीटवर पाठ दुखू नये म्हणून आपण ठेवतो ना, तसेच कर्बाचे म्हणजे कार्बनचे अणू एकमेकांना जोडून बकी बॉल बनलेला असतो. असे अनेक बकी बॉल एकमेकांना जोडून खूप कठीण वस्तू बनवता येतात. पण उत्पादन फारच महाग असल्यामुळे संशोधनातल्या वस्तूच जास्त बनवतात." ग्रेसी.

बकी बॉलपासून बनवलेले विविध आकार

बकी बॉलपासून बनलेले विविध आकार


बकी बॉलपासून बनलेले विविध आकार

"नॅनोट्यूब पण अशीच कठीण वस्तू आहे. कार्बन नॅनोट्यूबच्या तंतूंचे जाड कापड बनवून त्याचा समजा आपण शर्ट बनवून घातला तर तो इतका पातळ होईल की जवळजवळ दिसणारही नाही. पण इतका कठीण असेल की कदाचित बंदुकीची गोळीही त्यातून आरपार जाऊ शकणार नाही. ते एक अदृश्य बुलेटप्रूफ चिलखतच असू शकेल." केतनभाई.

"काकाऽऽ, साराच्या लग्नात जावईबुवांना सुटाचे कापड नॅनोट्यूबचे घ्या. तरच ते साराच्या गोळीबारातून वाचतील." पप्पू.

"वसईला येतांना तसा सूट घालून आलास तरी आता काही तू वाचणार नाहीस. कशी बडवीन तुला बघच आता." सारा.

"साप सोडावा आणि पप्पू बडवावा" रेणुका.

नॅनोट्यूबचा तंतू

नॅनोट्यूबचा तंतू

"एकविसाव्या शतकाच्या सुरुवातीला या क्षेत्राने वैज्ञानिक, राजकीय आणि व्यापारी वर्गाचे लक्ष वेधून घेतले. त्यामुळे प्रगती झालीच पण वादही उदभवले. वादातूनच अबबतंत्राशी निगडित व्याख्यांचा आणि अबबतंत्रामुळे होणार्‍या संभाव्य परिणामांच्या शक्याशक्यतांचा, पडसादांचा उगम झाला. असाच एक पडसाद म्हणजे रॉयल सोसायटीचा अबबतंत्राबद्दलचा अहवाल. रेण्वीय अबबतंत्राच्या पुरस्कर्त्यांनी दूरदृष्टीने पाहिलेल्या अबबतंत्राच्या उपयोजितेच्या शक्यतेबद्दल आव्हाने उभी राहिली. कारण अगदी सरळ आहे. जो एकेक अणूरेणू हाताळू शकतो, तो इलेक्ट्रॉन्स, प्रोटॉन्स, न्यूट्रॉन्स देखील हाताळू शकेल, मग तो कदाचित अणुबॉंब देखील सहज बनवू शकेल. आणि प्रत्यक्ष अणुबॉंब न बनवता घातक किरणोत्सर्गी पदार्थ बनवले तर? या सगळ्याचा कळस म्हणजे ड्रेक्सलर आणि स्मॉले यांच्यात २००१ ते २००३ या काळात झालेले जाहीर वाद." केतनभाई.

"समाजहिताला बाधक ठरू शकेल अशा संशोधनावर निर्बंध घातले तर व्यक्तीस्वातंत्र्यावर बंधने येतात. याची सीमा कुठे असावी याचे हे भांडण आहे. प्रत्येकाची कल्पना वेगळी असू शकते. याचसाठी विज्ञानाला उच्च तात्त्विक बैठकीची गरज आहे. समाजहित पहिले." सीमा.

"प्रत्येकाची सीमा वेगळी. पण माझी सीमा मलाच राहूंदेत. गंमत अशी की प्रबळ राष्ट्रांच्या मते समाजहित फक्त त्यांनाच कळते. दुर्बल राष्ट्रांना कळत नाही. प्रबळ राष्ट्रांचे हित हेच मानवहित. दुर्बल देश त्यात भरडून निघत असले तरी. कसली तात्विक बैठक नि कसलं काय?" देसाई.

"स्पॅनिश, इंग्रज, फ्रेंच, डच, जर्मन वसाहतवाद्यांनी कोट्यावधी गोरी नसलेली माणसे मारली तरी चालतात. व्हिएतनाममध्ये लक्षावधी सामान्य स्थानिक पीतवर्णीय नागरिक मेले तरी चालतात. स्टालिनच्या काळात तर रशियाच्या तेव्हाच्या लोकसंख्येच्या जवळजवळ जवळजवळ पाच टक्के स्वकीयच माणसे, साम्यवादाचे राजकीय विरोधक असल्याच्या संशयावरून मारली. हिटलरने काही लाख ज्यू मारले तर तो मोठा गुन्हा. कारण ज्यू गोरे होते." सारा.

"पण हिटलरचा प्रश्न वेगळा होता. त्याला जर्मनेतर सर्वच राष्ट्रांना गुलाम करायचे होते. ऑस्ट्रीया, पोलंड, झेकोस्लोव्हाकिया, बेल्जम, फ्रान्स वगैरेंना त्याने गुलाम बनवलेच होते. फक्त ज्यू मारले एवढाच त्याचा गुन्हा नव्हता. इतर गोष्टींच्या मानाने हिटलरच्या ज्यू शिरकाणाला जास्तच प्रसिद्धी मिळाली. म्हणूनच दुर्बल राहू नये. कालाय तस्मै नमः! काळाप्रमाणे बदलूयात आणि अबबगाडी पुढे नेऊयात." केतनभाई.

"मध्यंतरीच्या काळात अबबतंत्राच्या विकासावर आधारित उत्पादनांचे व्यापारीकरण होऊ लागले.  अबबपदार्थांचा मोठ्या प्रमाणावरचा किंवा ठोक उपयोग एवढीच मर्यादा किंवा आवाका या अबबउत्पादनांसाठी होता. यात पदार्थाचे रेण्वीय स्तरावरील नियंत्रण अंतर्भूत नव्हते. उदाहरणेच द्यायची झाली तर जंतुनाशक म्हणून चांदीच्या अबबकणांचा उपयोग करून घेण्यासाठी वापरले जाणारे रजतपटल-Silver Nano platform, अबबकण आधारित पारदर्शक सनस्क्रीन लोशन वगैरे उत्पादने, डागविरोधी कापडासाठी नॅनोट्यूब्ज वगैरे वगैरे." हन्साबेन.

"पाण्याच्या नवीन प्रकारच्या नळावर पाणी राहात नाही आणि नळ नुसता पुसला तरी लखलखीत राहातो. धुवावा लागत नाही. स्नानघरातली खुंट्य, दांड्या, साबणाच्या बशा वगैरे अनेक उपकरणे पण अशी असतात." पप्पू.

"पाणी न चिकटणारी काच निघाली आहे असं मी ऐकून आहे. चष्म्याला वापरतात आणि मोटरगाडीची पुढची काच - विंडशील्ड पण त्याने बनवतात ते खरं का?" केतनभाई.

"कमळ किंवा अळूचे पान पाहा. त्याला पाणी अजिबात चिकटत नाही. पार ओघळून जाते. हन्सामावशी पातराच्या पानांना पाणी चिकटते का? असे का होते ते अगोदर ठाऊक नव्हते? बरोबर आहे ना मी बोलतो आहे ते?" पप्पू.

"साची वात!" हन्साबेन.

"पप्पूला वात झाला!" सारा.

"पण उच्च क्षमतेच्या आधुनिक अबबसूक्ष्मदर्शकातून पाहिल्यावर ते समजले. पानांवरचे अबबसूक्ष्म उंचवटे आणि पाण्याचा पृष्ठताण - सरफेस टेन्शन ही त्याची कारणे. जास्त खोलात मी काही सध्या जात नाही. तसे अबबसूक्ष्म उंचवटे काचेच्या पृष्ठभागावर निर्माण केले तर काचेला पाणी चिकटत नाही. अबबतंत्रज्ञानामुळेच अशी काच बनवणे शक्य झाले." पप्पू.

"स्नानघरातले मिक्सर, नळ, खुंट्या, दांड्या, साबणाच्या बशा वगैरेंना पण पाणी चिकटत नाही. ओघळून जाते. पण अबबतंत्राऐवजी स्वस्त तंत्र. त्यावर जलापकर्षक - हायड्रोफोबिक तेलाचा थर देतात त्यामुळे त्याला पाणी चिकटत नाही, ओघळून जाते. म्हणून त्या वस्तूंवर ‘स्वच्छ करण्यास डिटर्जन्ट वापरू नये’ अशी सूचना चिकटवलेली असते. डिटर्जन्टने एकदा हा तेलाचा थर गेला की मग त्यावर पाणी राहू शकते. पाणी वाळले की पाण्यातल्या क्षारांचे त्यावर डाग पडतात. क्षार जास्त असले तर थर देखील साचतात." ग्रेसी.

"काही रसायनांचे रेणू त्वचा काळी करणारे उच्च कंप्रतेचे अतिनील म्हणजे जंबुपार किरण शोषतात. ते रेणू हे विशिष्ट प्रकाशतरंग का शोषतात याचे स्पष्टीकरण ‘रामन परिणाम’ आणि पुंज यांत्रिकीमधून मिळते. मग ते रासायनिक रेणू मिसळून काच बनवली तर त्या काचेतून घातक अतिनील किरणेही जाऊ शकत नाहीत. अशी काच वापरून वाहनांच्या खिडक्यांची तसेच इमारतींची तावदाने, चष्मे वगैरे बनवतात. तीच किरणशोषक रसायने वापरून सनस्क्रीन लोशने, क्रीमे इ. सौंदर्यप्रसाधने निर्माण झाली. विविध विज्ञानशाखा आणि विविध तंत्रज्ञाने अशी हातात हात घालून चालतात." पप्पू.

"तशी बहुतेक कंप्रतांची अतिनील किरणे काचेतून जाऊ शकत नाहीत. अगदी थोड्याच कंप्रतांची जातात. म्हणून अतिनील किरणांचे दिवे, तंरगतेजोविश्लेषक - स्पेक्ट्रोफोटोमीटरमधील कुपी म्हणजे कॉव्हेट वगैरे वस्तू बनवायसाठी काच न वापरता क्वार्टझ वापरतात. रेणूकडे बघा. तिला काहीतरी बोलायचं आहे. तिची विचारांची साखळी तुटेल. रेणुकाआज्जी बोला तुम्ही." सीमा.

"काही उत्पादने अगोदर पारंपारिक तंत्राने बनवली होती. अबबतंत्रामुळे त्यातले गुपित नंतर कळले आणि ती जास्त विकसित झाली. अबबतंत्रावरील संशोधनाला पाठबळ आणि आर्थिक बळ देण्यासाठी आता सरकारे पुढे सरसावली होती. अमेरिकेतल्या नॅशनल नॅनोटेक्नॉलॉजी इनीशिएटीव्हने याला प्रथम सुरुवात केली. त्यातून अबबतंत्राची पदार्थकणाच्या आकारमानानुसार अधिकृत व्याख्या करण्यात आली आणि अबबस्तरावरील संशोधनासाठी निधी त्यासाठी स्थापन झाला. किती ते पप्पांनी सुरुवातीलाच सांगितलं आहे." रेणुका.

"एकदम जनगणमन? हिला भूक लगलेली दिसते. खादाडीचा विजय असो!" आदित्य.

"इ.स. २०००च्या दशकाच्या मध्यावर एका नवीच वैज्ञानिक जिज्ञासा फोफावू लागली. अबबतंत्राच्या प्रगतीपथाचा आराखडा आखणारे प्रकल्प उभे राहिले. आण्विक स्तरावर पदार्थकण रचून पदार्थ बनवणे आणि सद्यस्थितीतली आणि प्रकल्पित ध्येये निश्चित झाली आणि उपयोजिता केंद्रस्थानी ठेवलेल्या प्रगतीपथावरच्या विविध प्रकल्पांचे आराखडे उभे राहिले. एवढे बोलून चर्चा आजच्यापुरती आवरतो." रीचर्ड.   

Post to Feed



छान लेखन.

Typing help hide