25) නැනෝ තාක්ෂණය...

නැනෝ තාක්ෂණය වර්තමානයේ ලොව පුරාම අවධානයට, සාකච්ඡාවට, පරීක්ෂණ වලට වගේම අභියෝගයට ලක්වී ඇති ක්ෂේත්රයකි. විවිධ ක්ෂේත්ර තුළ මේ ගැන පරීක්ෂණ සිදු කෙරෙමින් පවතී. මෙය නිසා ලොව පුරාම විශාල වෙනසක්, පුදුම සහගත පෙරළියක් සිදුවෙතැයි සියළු දෙනා බලාපොරොත්තු වෙති. ගල් යුගයෙන් අරඹා, ගින්දර සොයාගෙන, රෝදය නිෂ්පාදනය කර, ක්රම ක්රමයෙන් දියුණු වී ලෝහ සොයා ගැනීමත් සමඟ කෘෂි කර්මාන්තයේ හා අනෙකුත් ක්ෂේත්ර වල විශාල දියුණුවක් සිදු විය. ඉන් පසු
කාර්මික විප්ලවය සමඟ තවත් නව සොයා ගැනීම්, දියුණු කිරීම් සිදු විය. මේ එම කාර්මික විප්ලවයේ ඊළඟ අදියරයි, නැනෝ තාක්ෂණය හරහා සිදු වීමට යන දියුණුව.
නැනෝ තාක්ෂණය 1959 දී රිචඩ් ෆෙමන් නම් භෞතික විද්යාඥයා හරහා ආරම්භ විය. ඔහු ඒ සම්බන්ධයෙන් නොබෙල් ත්යාගයෙන් ද පිදුම් ලැබුවේය.

කුඩා බව, වේගවත් බව හා ලාභදායිකම නිසා නැණෝ තාක්ෂණය ලොව පුරා ජනප්රියව පවතී. නැණෝ මීටරය එහි වූ මිණුම් දණ්ඩයි.
අප හඳුනන මීටරයකින් බිලියනයකින් එක් කොටසක් වූ නැණෝ මීටරයක විෂ්කම්භය අපගේ කෙස් ගසක විෂ්කම්භයට වඩා 50,000 වාරයකින් කුඩා ය. නැණෝ අංශුවක් එල්ලේ ක්රීඩා කරන පන්දුවක් සමඟ සසදා බලන්නේ නම්
එල්ලේ පන්දුව නැණෝ අංශුව මෙන් 107 වාරයක් (10,000,0000) විශාලය.
නැනෝ ප්රමාණ පිළිබද සංසන්දනයක්
ප්රමාණය එසේ වුවද, නැණෝ තාක්ෂණික නිමැයුම් හා ද්රව්ය ගැන සලකා බැලීමේ දී, ඒවායේ වු සැහැල්ලූ බව, ශක්තිමත් බව, විනිවිදභාවය සහ කි්රයාශීලිභාවය, ඉක්මන් ප්රතික්රියාකාරීභාවය වැනි ගුණාංග සහ වෙනත් ද්රව්ය හා මිශ්ර කිරීමෙන් පසු එකී ද්රව්යයන්ට ලබාදෙන අතිමහත් ශක්තිය හා කාර්යක්ෂම බව නැණෝ තාක්ෂණය කෙරේ ලෝකයේ ම අවධානය යොමු වීමට හේතු විය.
වර්ෂ 2015 දී සපුරා ගත යුතු ඉලක්ක කේන්ද්රකොට ගනිමින් වර්ෂ 2010 දී
ජර්මනිය දියත් කළ පස් අවුරුදු නැණෝ තාක්ෂණ අභිවෘද්ධි කි්රයාන්විතය සඳහා වෙන් කරන ලද මුදල යුරෝ මිලියන 400 කි. මෙම මුදල නැණෝ තාක්ෂණය වැඩි දියුණු කිරීම උදෙසා බටහිර යුරෝපීය රටක් වෙන්කළ විශාලම මුදල සේ සැලකේ.
බලශක්තිය, දේශගුණය, සෞඛ්යය සහ ආහාර, ආරක්ෂාව සහ සංචලනය (mobility) යන ක්ෂ්ත්රයන්හි සංවර්ධනය සහ අධි තාක්ෂණික උපාය මාර්ග වැඩි දියුණු කිරීම, නැණෝ තාක්ෂණික ක්රමවේදයන් තුළින් තම දේශය වෙත දිනා ගැනීම එහි අපේක්ෂාව යි.
ජර්මනිය හැරුණ විට නැණෝ තාක්ෂණය උදෙසා විශාල මුදලක් වාර්ෂිකව වෙන් කරනු ලබන අනෙක් රට වන්නේ චීනයයි. එම මුදල ඇමරිකානු ඩොලර් මිලියන 250 කි. රුසියාව වාර්ෂිකව ඩොලර් මිලියන 25 ක් ද, අපේ අසල්වැසි ඉන්දියාව වසරකට ඩොලර් මිලියන 23 ක්ද, නැණෝ පර්යේෂණ හා සංවර්ධන කටයුතු සඳහා වැය කරයි.

නැනෝ තාක්ෂණයේ ආරම්භය

වසර 50 කටත් වඩා පැරණි ඓතිහාසික සොයාගැනිම් වර්තමානයේදි අපි නැනෝ තාක්ෂණික නිමැවුම් ලෙස නම් කරනු ලබනවා. එනම් නැනෝ තාක්ෂණය ලෙස හඳුන්වා නොදුන්නත් එය අතීතයේ සිටම භාවිතයට ගෙන තිබෙනවා. 10 වන ශතවර්ෂයේ තරම් ඈත අතීතයේදීත් නැනෝ පරිමාණයේ රත්රං යොදාගෙන වර්ණ ගැන්වු වීදුරැ හා පිගන් භාණ්ඩ නිෂ්පාදන කර්මාන්ත සිදුකල බව වාර්තා වී තිබෙනවා. නමුත් එයට ශතවර්ෂ 10 කටත් පසුවයි නැනෝ පරිමාණයේ අංශු නිරීක්ෂණය කල හැකි අධි බලැති අන්වීක්ෂ සොයා ගනු ලැබුවේ.
දැන් අපි දන්නා හදුනන නැනෝ තාක්ෂණය ඇරඹුනේ මීට වසර 20 කට පමණ පෙරයි. එත් විද්යාව හා ඉංජිනේරු විද්යාව නැනෝ පරිමාණයේ පර්යේෂණ කරා ව්යාප්ත වු අවධියේය. සහශ්රකයේ ඇරඹුමත් සමග ඇමෙරිකානු හා වෙනත් රටවල පර්යේෂණ කලමණාකරුවන් විසින් අධ්යයනය කරනු ලැබුවේ ජීව විද්යාඥයන්, රසායනඥයන්, විද්යුත් ඉංජිනේරුවන්, දෘෂ්ය ඉංජිනේරුවන්, පදාර්ථ විද්යාඥයන් හා භෞතිකඥයන් තම පර්යේෂණ නැනෝ පරිමාණය භාවිත කරමින් මෙහෙයවනු ලබන බවයි. නැනෝ පරිමාණයෙන් සිදු කරනු ලබන පර්යේෂණ අන්යෝන්ය වශයෙන් එක් එක් පර්යේෂණ වලට උපකාර වන බව අවබෝධ කරගත් ඔවුහු "ඇමෙරිකානු ජාතික නැනෝ තාක්ෂණික මුලිකත්ව සංගමය" (US National Nanotechnology Initiative(NNI) ) නමින් සම්බන්ධීකරණ වැඩසටහනක් ඇරඹුහ.

නැනෝ පදාර්ථය

නැනෝ පදාර්ථය යන යෙදුම නැනෝ මීටර 1 ක් 100 ත් අතර ප්රමාණයේ ද්රව්ය හැදින්වීමට භාවිත කරයි. එයට මිනිසා විසින් නිර්මිත නැනෝ ප්රමාණයේ ද්රව්ය ආගන්තුක නැනෝ අංශු හා ස්වභාවික පරිසරයේ හමුවන නැනෝ ප්රමාණයේ වස්තූන් අයත් වේ.
අප විසින් අවශ්යතා සඳහා කෘතිමව නිපදවනු ලබන නැනෝ පරිමාණයේ අංශුන් "ඉංජිනේරු ශිල්පීය නැනෝ අංශු" ලෙස හදුන්වනවා. මෙයට අමතරව නැනෝ අංශු ඇතිවීමේ තවත් ක්රම 2 ක් පවතියි.
දහනය, කාර්මික නිශ්පාදන හා වෙනත් මිනිස් ක්රියාකාරම් වල අතුරු ඵල ලෙස නැනෝ අංශු නිර්මාණය වේ. ඒවා "ආගන්තුක නැනෝ අංශු" නම් වේ.
මුහුදු ඛාදනය (sea spray), පස සෝදා යාම වැනි ස්වාභාවික ක්රියාවලි නිසාද නැනෝ අංශු නිර්මාණය වේ.
සජීවීන්ගේ දේහ තුල සිදුවන බොහොමයක් ජීව ක්රියා සිදුවන්නේ නැනෝ පරිමාණයෙනි. මිනිස් දේහය තුල ප්රෝටීන හා එවැනි ස්වාභාවික නැනෝ ප්රමාණයේ අණු භාවිත කරමින්, දේහයේ පද්ධති හා පද්ධති ආශ්රිත ජීව ක්රියාවලි පාලනය සිදු කරනු ලැබේ. රුධිර සංසරණ පද්ධතිය තුල
ඔක්සිජන් පරිවහනය කරන
හිමොග්ලොබින් ප්රෝටීනය නැනෝ අංශුවේ. (විශ්කම්භය නැනෝමීටර 5 ක් පමණ වේ).
නැනෝ ව්යුහික පදාර්ථ
නැනෝ ව්යුහික පදාර්ථයේ අභ්යන්තරික ව්යුහය සකස් වී තිබෙන්නේ නැනෝ පරිමාණයේ අංශු වලිනි. නමුත් එම අංශු සියල්ලම සමස්ථ පද්ධතියක් ලෙස සලකන විට එය 100nm ට වඩා විශාලත්වයෙන් වැඩිය.
නැනෝ අංශු, නැනෝ නාලිකා, හා නැනෝ පටල
මෙසේ හදුන්වනු ලබන්නේ ඒවා එක එකෙහි හැඩය සහ සලකනු ලබන පරිමාණය අනුව නැනෝ පදාර්ථයට ලබා දෙන නාමයන්ය. මෙය සරළවම කියන්නේ නම්, එම අංශු, නාලිකා හා පටල වල එක්මානයක් හෝ ඊට වැඩිමාන ගණනකක් නැනෝ පරිමාණයේ වේ. නැනෝ අංශු යනු, උස, දිග, පළල යන මාන වලින් එකක් හෝ වැඩි ගණනක් නැනෝ පරිමාණයේ පවතින පදාර්ථ ස්වල්පයකි. නැනෝ නාලිකා වල විශ්කම්භය නැනෝ පරිමාණයේ වේ. නමුත් ඒවායේ දිග නැනෝමීටර සිය ගණනක් හෝ ඊට වැඩි ගණනකි. නැනෝ ඵලක හෝ නැනෝ පටල වල ඝනකම නැනෝ පරිමාණයේ වේ. නමුත් ඒවායේ අනෙක් මාන ඊට වඩා බෙහෙවින් විශාල විය හැක.
නැනෝ තාක්ෂණයේ භාවිතයන් කිහිපයක්
නැනෝ නාල
1991 දී ජපන් විද්යාඥයෙකු විසින් සොයා ගැණුනු කාබන් නැනෝ නාල, දැන් විවිධ පරීක්ෂණ සඳහා මහා පරිමාණයෙන් නිෂ්පාදනය වෙයි.
නැනෝ පෙරණ
මෙතෙක් කල් භාවිත කරන ලද පෙරහන් හරහා කුඩා ක්ෂුද්ර ජීවීන්ට සංසරණය විය හැකිය, නමුත් මෙම නිනිති පෙරහණ්, කිසිදු ජීවියෙකුට යා නොහැකි පරිදි සකසා ඇත. මෑතකදී මහත් ආන්දෝලනයට පාත්ර වූ "සාස්" වයිරසය ශරීර ගතවූ රෝගීන් පරික්ෂාවේදී වෛද්ය කණ්ඩායම් මෙවැනි නැනෝ පෙරහන් භාවිතා කළහ.

නැනෝ තාක්ෂණයේ යෙදවුම්

නැනෝ තාක්ෂණය අතිශය බහු ක්ෂේත්රීය වූ ක්ෂේත්රයක් වන අතර ව්යවහාරික භෞතික විද්යාව , ද්රව්ය විද්යාව , අතුරු මුහුණත් හා කලිල විද්යාව , උපකරණ භෞතික විද්යාව , අති අණුක රසායන විද්යාව (අණුවල සහ සංයුජ නොවන බන්ධනමය අන්තර්ක්රියා අරමුණු කොට ඇති රසායන විද්යා කොටස වේ.) ස්වයං ප්රතිගුණ යන්ත්ර සහ රොබෝතාක්ෂණය ,රසායනික ඉංජිනේරු විද්යාව ,යාන්ත්රික ඉංජිනේරු විද්යාව, ජෛව ඉංජිනේරු විද්යාව හා විදුලි ඉංජිනේරු විද්යාව යන ක්ෂේත්රවලින් නැනෝ තාක්ෂණයට දායක වේ. නැනෝ තාක්ෂණය යටතට විද්යා ක්ෂේත්ර කාණ්ඩ කිරීම නැනෝ පරිමාණයේ කටයුතු මෙහෙයවන විද්යාවන් වෙන්කර ගැනීමේ අපහසු කම ගැටළුවක් බවට පත්ව තිබේ. විද්යාවේ සියලු ක්ෂෙත්රයන් අතර පොදු වන එකම තාක්ෂණික යෙදුම් කාණ්ඩය උපකරණ භාවිතය වේ. එය නොසලකා හැරී විට ඖෂධ නිෂ්පාදන සමාගම් සහ අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන සමාගම් අතර වෙනත් සම්බන්ධතා නොතිබෙන අතර එසේ තිබීමේ අවශ්යතාවක්ද නොපවතී. නමුත් මෙම ක්ෂෙත්ර යුගලේම නැනෝ පරිමාණ හැසිරවීම් සඳහා උපකරණ භාවිත වේ. තවද තම නිෂ්පාදනය නැනෝ තාක්ෂණය යැයි නම් කරන සමාගම් පවා සිය නිෂ්පාදන කිසියම් නිශ්චිත කාර්මික ක්ෂේත්රයකට පමණක් වෙළඳාම් කරනු ලබයි. නැනෝ තාක්ෂණය යටතේ බොහෝ අංශු වල ගුණ මෙන්ම C (nano fuhes) හා අනෙකුත් කුඩා දිලිසෙන අංශු වල ගුණ අධ්යයනය කළ හැක. ඉතා කුඩා පරිමාණයේ අංශු සාමාත්යිත යෙදුම් සදහා එනම් වාණිජමය ප්රයෝජන සදහා බහුලව යොදා ගනී. නැනෝ වෛද්ය විද්යාව යටතේ මෙවැනි ක්ෂුද්ර අංශු වෛද්ය විද්යාව සදහා යොදා ගන්නා ආකාරය සලකා බලයි. පතුලේ සිට ක්රමයෙන් සකස්වීමේ ක්රමය (Bottom up approachs) මෙහිදී කුඩා සංයෝග සංකීර්ණ සංයෝග දක්වා සකස් වීම සලකා බලයි.

කෘෂිකර්මාන්තය

කෘෂි කර්මාන්ත විෂයෙහිලා හඳුන්වා දී ඇති නැණෝ සෙන්සර් (nano sensors) නමැති සංවේදී උපකරණ මගින් කෘෂි කාර්මික බවභෝග වර්ධනයේ දී ඒවායේ නිරෝගී භාවය නිරීක්ෂණය කොට දත්ත ලබා දීමත්, සක්රීය නැණෝ අංශු මගින් පසෙහි වූ අහිතකරතාවයන් ඉවත් කරලීමත් සිදු කෙරේ. මෙබදු නැණෝ සෙන්සර් ජාලා පද්ධති මගින් භව භෝගයන්ට වෛරස් වර්ග මගින් වැළදිය හැකි රෝග කල්තියා හඳුනා ගැනීම, පසෙහි සරු බව සේම, භෝග වලට ඉතා කාර්යක්ෂමව, වර්ධනයට අවශ්ය පොහොර සහ කෘමි නාශක නැනෝ කැප්සුල (nano capsuls) මගිවන් නිශ්චිත ඉලක්කයටම ලබා දීම සැබැවින්ම විශ්ම ජනකය. තවද මේ වන විට ආහාර සැකසීම සේම සෞඛ්යාරක්ෂිතව ගුණාත්මක භාවයට හානි නොවන පරිදි ආහාර වර්ග ඇසුරුම් කිරීමට ද නැණෝ තාක්ෂණය වර්තමානයේ දී භාවිතා කෙරේ.

පශු සම්පත් සංවර්ධනය

මීට අමතරව පශු සම්පත සංවර්ධනය සඳහා ද වර්තමාන ලෝකය නැණෝ තාක්ෂණය භාවිතා කරයි. නැණෝ අංශු මගින් පශු සම්පත සඳහා වර්ධක හෝමෝන, එන්නත් සහ ජාන ඉංජිනේරු තාක්ෂණය සඳහා DNA භාවිතා කිරීමේ ක්රමවේද පහසු කොට තිබේ.
රෙදි පිළි කර්මාන්තය
රෙදි පිළි කර්මාන්තයෙහි නව මානයක් ඇති කරමින් රෙදි සේදීමේ දී වදයෙන් ඔබව මුදවා ගැනීමට දැන් නැණෝ තාක්ෂණයට හැකි වී තිබේ. නැණෝ පර්යේෂකයින් විසින් සාර්ථකව අත්හදා බලා ඇති පරිදි වූල් (wool) වර්ග සහ සිල්ක් (silk) වර්ග වල රෙදි, නැණෝ තාක්ෂණය ඇසුරෙන් නිපද වූ මේවා (nano fabric) එහි රැදෙන කුණු පැල්ලම් නැණෝ අංශු මගින් කා දැමීම නිසා ගෙදර ගෘහණියට හෝ ඔබට රෙදි සේදීම ගැන ඉදිරියේ දී කරදර විය යුතු නොවේ.

පිරිසිදු කිරීම්

එසේම මේ අයුරින්ම නිපද වූ නැණෝ රසායනික දියර මගින් (ස්පේ්ර කිරීම මගින්) ඔබගේ මුළු තැන්ගෙයි ඇති දැලි කුණු සහමුලින්ම ඉවත් කර දමනවා පමණක් නොව ඒවා යලි එකතු වීමද වලකා දමයි.
නැනෝ තාක්ෂණයේ ක්රියාකාරිත්වය
නැනෝ තාක්ෂණයේ භාවිතා කරන ප්රධාන ගොඩනැගුම් ආකාර දෙකක් ඇත. ‘පහළ සිට ඉහළට’ ගොඩනැගුම් ක්රමයේදී අණුක හඳුනා ගැනීම් මූල ධර්ම අනුව රසායනිකව ස්වයංව එකලස් වන අණුක කොටස්වලින් ද්රව්ය හා උපාංග නිපදවනු ලැබේ. ‘ඉහළ සිට පහළට’ පිවිසුමේ දී විශාල වස්තූන්වලින් පරමාණුක මට්ටම් පාලනයකින් තොරව නිනිති - වස්තූන් ගොඩනගනු ලැබේ. අතුරු මුහුනත් හා කලිල විද්යාව පිළිබඳ ඇති වූ නව උනන්දුවක් , පරමාණුක බල අණ්වීක්ෂය
Atomic force microscope (AFM)හා පරිලෝකන උමං අන්වීක්ෂය Scanning tunneling microscope (STM) ආදී නව පරම්පරාවේ විශ්ලේෂක උපකරණ නිසාත් නැනෝ තාක්ෂණය පිළිබඳ උනන්දුවක් ඇතිව තිබේ. වඩාත් සූක්ෂම තත්වයේ වන ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භ මුද්රණ ක්රම සහ molecular beam epitaxy, (තනි පළිඟු වෙන්කොට නිදන්ගත කර ගන්නා ලද ක්රමයකි) ආදිය සමග යෙදු විට ඉහත උපකරණ මගින් නැනෝ පරිමාණ ව්යුහයන්ට අවශ්ය පරිදි පාලනයට හා වෙනස් කිරීමට හැකි අතර ඒ ඔස්සේ පෙර නොවූ විරූ පුදුමාකාර සංසිද්ධීන් නිරීක්ෂණයටද ඉඩ සැලසී තිබේ.
අණුක ව්යුහය මත පදනම්ව බහු අවයවික නිෂ්පාදනයන්, පෘෂ්ඨික විද්යාව පදනම් කරගනිමින් පරිගණක විද්යා උපාංග පිහිටුම් සැලසුම් කිරීම නැනෝ තාක්ෂණික යෙදුම් සඳහා උදාහරණ වේ. ක්වොන්ටම් ලප හා නැනෝ තල වැනි ක්වොන්ටම් තාක්ෂණික ක්ෂේත්ර පිළිබඳ දැඩි බලාපොරොත්තු තබා ඇති මුත් නැනෝ අංශු කලිල ආකාරයට සමූහ වශයෙන් භාවිතා වන සූර්ය රශ්මි ආලේපන(suntan lotion) සහ වෙනත් රූපලාවන්ය ආලේපන ආරක්ෂක ආලේපනයත් ඖෂධ පරිවාහක සහ කුණු පැල්ලම්වලට ප්රතිරෝධී ඇඳුම් පැළඳුම් ආදියත් ප්රධාන වශයෙන්ම වාණිජමය වශයෙන් ප්රයෝජනවත් වූ නිපැයුම් බවට පත්ව තිබේ.