Monday, November 19, 2007

ആകാശവാണി, രോഗങ്ങള്‍ വായിക്കുന്നത്‌....

ശരീരത്തില്‍ കുത്തിവെയ്‌ക്കാം. രോഗങ്ങള്‍ പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യും. ലോകത്തെ ഏറ്റവും ചെറിയ റേഡിയോ കാണമെങ്കില്‍ മൈക്രോസ്‌കോപ്പ്‌ തന്നെ വേണം.

ഗ്ലൂഗ്ലിയെല്‍മോ മാര്‍കോണി ഈ റേഡിയോ കണ്ടിരുന്നെങ്കില്‍ മോഹാലസ്യപ്പെട്ടു വീഴുമായിരുന്നു, തീര്‍ച്ച. അത്രയ്‌ക്കുണ്ട്‌ അമേരിക്കന്‍ ഗവേഷകനായ അലെക്‌സ്‌ സെറ്റ്‌ലും സംഘവും രൂപപ്പെടുത്തിയ റേഡിയോയുടെ വലിപ്പക്കുറവ്‌. വെറുമൊരു 'കാര്‍ബണ്‍ നാനോട്യൂബ്‌' അവര്‍ റേഡിയോ ആക്കി മാറ്റിയിരിക്കുന്നു. നാനോട്യൂബിന്‌ ഒരു നാനോമീറ്ററാണ്‌ കനം. എന്നുവെച്ചാല്‍, ഒരു മില്ലിമീറ്ററിന്റെ പത്തുലക്ഷത്തിലൊന്ന്‌! അത്‌ കാണാന്‍ സൂക്ഷ്‌മദര്‍ശിനി തന്നെ വേണം. ലോകത്തെ ഏറ്റവും ചെറിയ റേഡിയോയാണ്‌ രൂപകല്‍പ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നതെന്ന്‌ സാരം.

രണ്ട്‌ ഇലക്ട്രോഡുകള്‍ക്കു നടുവില്‍ കാര്‍ബണ്‍ നാനോട്യൂബ്‌ സ്ഥാപിച്ചാണ്‌ ആ സൂക്ഷ്‌മ റേഡിയോ നിര്‍മിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. ട്യൂണര്‍, ആംപ്ലിഫയര്‍ എന്നിവ ഉള്‍പ്പടെ റേഡിയോയിലെ എല്ലാം ഘടകങ്ങളും ഈ സംവിധാനത്തിനകത്ത്‌ സജ്ജമാക്കാന്‍, ബെര്‍ക്കിലിയില്‍ കാലിഫോര്‍ണിയാ സര്‍വകലാശാലയിലെ അലെക്‌സ്‌ സെറ്റ്‌ലിനും സംഘത്തിലും കഴിഞ്ഞു. സൂക്ഷ്‌മ റേഡിയോയെ ട്യൂണ്‍ ചെയ്‌ത്‌, ബാഹ്യസ്‌പീക്കര്‍ വഴി ശബ്ദം കേള്‍പ്പിക്കാനും അവര്‍ക്കായി.

സാധാരണഗതിയില്‍ റേഡിയോ ആയി ഈ കണ്ടുപിടിത്തം ഉപയോഗിക്കുക പ്രായോഗികമാവില്ല. എന്നാല്‍, ചികിത്സാരംഗത്തും പരിസ്ഥിതി പഠനത്തിലും ഇത്തരം നാനോട്യൂബ്‌ റേഡിയോകള്‍ സെന്‍സറുകളായി ഉപയോഗിക്കാനാകുമെന്ന്‌ കരുതുന്നു. ശരീരത്തില്‍ രക്തത്തിലെ പഞ്ചസാരയുടെ നില വ്യത്യാസപ്പെടുന്നത്‌ മനസിലാക്കാനും, അര്‍ബുദബാധയ്‌ക്കു കാരണമായ ജൈവസൂചകങ്ങള്‍ മുന്‍കൂട്ടി കണ്ടെത്താനും സഹായിക്കുന്ന 'മൈക്രോഇലക്ട്രോമെക്കാനിക്കല്‍ സെന്‍സറുകള്‍' (MEMS) രൂപപ്പെടുത്താന്‍ ഗവേഷകര്‍ ശ്രമിച്ചു വരികയാണ്‌. ആ രംഗത്ത്‌ നാനോട്യൂബ്‌ റേഡിയുടെ കണ്ടുപിടിത്തം സഹായകമാകും.

സ്‌റ്റാമ്പിന്റെ വലിപ്പമുള്ള 'റേഡിയോ-ഫ്രീക്വന്‍സി ഐഡന്റിഫിക്കേഷന്‍ ടാഗ്‌' ആണ്‌, MEMS-ല്‍ നിന്നുള്ള സിഗ്നലുകള്‍ പിടിച്ചെടുക്കാന്‍ നിലവില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. അതിന്‌ പകരം, MEMS അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സെന്‍സര്‍ ഒരു നാനോട്യൂബ്‌ റേഡിയോയുമായി സമ്മേളിപ്പിച്ച്‌, അത്‌ രക്തത്തിലേക്ക്‌ നേരിട്ട്‌ കുത്തിവെയ്‌ക്കാനാകുമെന്ന്‌ അലക്‌സ്‌ സെറ്റ്‌ല്‍ പറയുന്നു. ശരീരത്തിനുള്ളിലെത്തുന്ന സെന്‍സര്‍, നാനോട്യൂബ്‌ റേഡിയോയുമായി വയര്‍ലെസ്സായി നേരിട്ട്‌ വിവരങ്ങള്‍ കൈമാറുന്നു. അങ്ങനെ ലഭിക്കുന്ന സിഗ്നലുകള്‍ നാനോട്യൂബ്‌ റേഡിയോയ്‌ക്ക്‌ പുറത്തുള്ള മോണിറ്ററിലേക്ക്‌ വിനിമയം ചെയ്യാനാകും. ആകാശവാണിയുടെ സ്‌റ്റൈലില്‍ ചിന്തിച്ചാല്‍, ഇങ്ങനെയാകും പ്രേക്ഷേപണം: "ആകാശവാണി, രോഗങ്ങള്‍ വായിക്കുന്നത്‌....!"

നാനോട്യൂബ്‌ റേഡിയോയുടെ പ്രവര്‍ത്തനം

ഒരു പരമ്പരാഗത റേഡിയോ എങ്ങനെയാണോ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌, അതിന്‌ സമാനമായ രീതിയിലാണ്‌ നാനോട്യൂബ്‌ റേഡിയോയുടെയും പ്രവര്‍ത്തനം. സാധാരണ റേഡിയോയില്‍ നാലു മുഖ്യഭാഗങ്ങളാണുള്ളത്‌: ആന്റിന, ട്യൂണര്‍, ആംപ്ലിഫയര്‍, ഡിമോഡുലേറ്റര്‍. വിവിധ സ്റ്റേഷനുകള്‍ പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുന്ന വ്യത്യസ്‌ത ആവര്‍ത്തി (frequency)യിലുള്ള റേഡിയോ സിഗ്നലുകള്‍ ആന്റിന സ്വീകരിക്കുന്നു. ട്യൂണര്‍ അതില്‍ നിന്ന്‌ ഏതെങ്കിലും ഒരു ആവര്‍ത്തിയിലുള്ള സിഗ്നലുകള്‍ മാത്രം അരിച്ചെടുക്കുന്നു. ആംപ്ലിഫയറിലെ ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകള്‍ ആ വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ ശക്തി വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നു. സിഗ്നലിലെ വാഹക തരംഗത്തില്‍ (carrier wave) നിന്ന്‌ യഥാര്‍ഥ ഡേറ്റ അഴിച്ചെടുക്കേണ്ട ജോലി ഡിമോഡുലേറ്ററിന്റേതാണ്‌. അങ്ങനെ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുന്ന പാട്ടും, സംഭാഷണവുമെല്ലാം ബാഹ്യസ്‌പീക്കര്‍ ഉപയോഗിച്ച്‌ ശ്രോതാക്കള്‍ക്ക്‌ ആസ്വദിക്കുകയുമാവാം.

ഈ ജോലികളെല്ലാം ഒറ്റ കാര്‍ബണ്‍ നാനോട്യൂബില്‍ സാധ്യമാക്കുകയാണ്‌ സെറ്റ്‌ലും സംഘവും ചെയ്‌തത്‌. സവിശേഷമായ ചില ഇലക്ട്രിക്കല്‍ ഗുണങ്ങളുള്ളതിനാല്‍, നാനോട്യൂബുകളെ ഡയോഡുകള്‍, ട്രാന്‍സിസ്‌റ്ററുകള്‍, റെക്ടിഫയറുകള്‍ തുടങ്ങിയ ഇലക്ട്രോണിക്‌ ഘടകങ്ങളാക്കി മാറ്റാന്‍ ഇതിനകം തന്നെ ഗവേഷകര്‍ക്ക്‌ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌. "എന്നാല്‍, ഈ ഘടകങ്ങളെല്ലാം ഒറ്റ നാനോട്യൂബില്‍ സൃഷ്ടിക്കാമെന്നത്‌ പുതിയൊരു അറിവാണ്‌"-സെറ്റ്‌ല്‍ പറയുന്നു.

ടങ്‌സ്‌റ്റണ്‍ പ്രതലത്തില്‍ പറ്റിയിരിക്കുന്ന രൂപത്തിലാണ്‌ കാര്‍ബണ്‍ നാനോട്യൂബിനെ വളര്‍ത്തിയെടുത്തത്‌. ടങ്‌സ്‌റ്റണ്‍ പ്രതലം നെഗറ്റീവ്‌ (ഋണ) ഇലക്ട്രോഡായി പ്രവര്‍ത്തിക്കും. നാനോട്യൂബിന്റെ അഗ്രവും നെഗറ്റീവ്‌ ചാര്‍ജുള്ളതായിരിക്കും. പോസിറ്റീവ്‌ (ധന) ചെമ്പ്‌ ഇലക്ട്രോഡും നാനോട്യൂബും ശൂന്യസ്ഥലം (vacuum) കൊണ്ട്‌ വേര്‍തിരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കും. നാനോട്യൂബിന്റെ നെഗറ്റീവ്‌ അഗ്രത്ത്‌ നിന്ന്‌ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ പോസിറ്റീവ്‌ ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക്‌ പതിക്കുക വഴി ഒരു 'ഫീല്‍ഡ്‌ എമിഷന്‍ കറണ്ട്‌' (field emission current) രൂപപ്പെടുന്നു.

എന്നാല്‍, പരമ്പരാഗത രീതിയിലുള്ള ഒരു ആന്റിനയായി നാനോട്യൂബ്‌ പ്രവര്‍ത്തിക്കില്ലെന്ന്‌ സെറ്റ്‌ല്‍ അറിയിക്കുന്നു. വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളെ വൈദ്യുതപരമായി സ്വീകരിക്കുന്നതിന്‌ പകരം, യാന്ത്രികമായാണ്‌ നാനോട്യൂബ്‌ സ്വീകരിക്കുക. നാനോട്യൂബിന്റെ സ്വാഭാവിക അനുനാദ ആവര്‍ത്തി (resonance frequency) യാണ്‌ ഇവിടെ തുണയ്‌ക്കെത്തുക. നാനോട്യൂബിന്റെ സ്വാഭാവിക ആവര്‍ത്തിയോട്‌ യോജിക്കുന്ന വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗത്തില്‍ പെടുമ്പോള്‍ അത്‌ കമ്പനം ചെയ്യാനാരംഭിക്കും. അങ്ങനെ ആ റേഡിയോ സിഗ്നലിന്‌ പാകത്തില്‍ നാനോട്യൂബ്‌ ട്യൂണ്‍ ചെയ്യപ്പെടും.

നാനോട്യൂബിന്റെ കമ്പനം അനുസരിച്ച്‌ ഫീല്‍ഡ്‌ എമിഷന്‍ കറണ്ടിന്‌ വ്യതിയാനമുണ്ടാകും. അതുകൊണ്ട്‌, നാനോട്യൂബിന്റെ യാന്ത്രിക കമ്പനം വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളായി പരിവര്‍ത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഫീല്‍ഡ്‌ എമിഷന്‍ കറണ്ട്‌ നിലനിര്‍ത്തുന്നത്‌ ബാഹ്യബാറ്ററിയാണ്‌. നാനോട്യൂബ്‌ കമ്പനത്തില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളെ ആ ബാഹ്യബാറ്ററിയില്‍ നിന്നുള്ള വൈദ്യുത പ്രവാഹം ശക്തിപ്പെടുത്തും (ആംപ്ലിഫൈ ചെയ്യും). അതുവഴിയുണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുത സിഗ്നലുകള്‍ സമതുലനാവസ്ഥയില്‍ ഉള്ളവയാകില്ല. അതിനാല്‍, ഒരേ ദിശയിലേക്കേ സിഗ്നലുകള്‍ പ്രവഹിക്കൂ. നാനോട്യൂബ്‌ ഡിമോഡുലേറ്ററായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ അങ്ങനെയാണ്‌. വാഹകതരംഗം ഒഴിവാക്കപ്പെടുകയും ഡേറ്റാ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

നാനോട്യൂബിന്റെ അനുനാദ ആവര്‍ത്തിയില്‍ വ്യത്യാസം വരുത്തിയാണ്‌, വ്യത്യസ്‌ത റേഡിയോ സ്‌റ്റേഷനുകള്‍ ട്യൂണ്‍ ചെയ്യുന്നത്‌. ഇലക്ട്രോഡുകള്‍ക്കിടയിലെ വോള്‍ട്ടേജില്‍ വ്യതിയാനം വരുത്തി ഇത്‌ സാധിക്കാനാവും. "ഒരു ഗിത്താര്‍ ട്യൂണ്‍ ചെയ്യും പോലെയാണത്‌"-സെറ്റ്‌ല്‍ അറിയിക്കുന്നു. വൈദ്യുതമണ്ഡലം വിത്യാസപ്പെടുത്തി നാനോട്യൂബിനെ വലിച്ചടുപ്പിച്ച്‌, അതിന്റെ അനുനാദ ആവര്‍ത്തിയില്‍ വ്യത്യാസം വരുത്താന്‍ കഴിയും. ഇത്തരത്തില്‍, ഒരു എഫ്‌.എം.റേഡിയോ ബാന്‍ഡ്‌ മുഴുവന്‍ നാനോട്യൂബ്‌ റേഡിയോയില്‍ ട്യൂണ്‍ ചെയ്യാന്‍ ഗവേഷകര്‍ക്കായി. (അവലംബം: ടെക്‌നോളജി റിവ്യു).

5 comments:

JA said...

ലോകത്തെ ഏറ്റവും ചെറിയ റേഡിയോ ഗവേഷകര്‍ വികസിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഒരു കാര്‍ബണ്‍ നാനോട്യൂബില്‍ റേഡിയോയിലെ എല്ലാ ഘടകങ്ങളും വിദഗ്‌ധമായി സമ്മേളിപ്പിച്ചാണ്‌ ഇത്‌ സാധിച്ചത്‌. ശരീരത്തില്‍ കുത്തിവെയ്‌ക്കാവുന്ന ഈ സൂക്ഷ്‌മറേഡിയോ രോഗനിര്‍ണയ രംഗത്തും ചികിത്സാമേഖലയിലും സഹായകമാകുമെന്നാണ്‌ പ്രതീക്ഷ.

നന്ദു said...

ജെ.എ. :)
നാനൊ ടെക്ദ്നോളജിയിലൂടെ ലോകം പുതിയൊരു കുതിച്ചു ചാട്ടത്തിനൊരുങ്ങുകയാണ്. അതിന്റെ പ്രയോജനം എല്ലാ ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക രംഗത്തും അനുഭവയോഗ്യമാകാന്‍ അധികനാളില്ല. പക്ഷെ തുടക്കത്തില്‍ മാനവരാശിയുടെ നന്മയ്ക്കുവേണ്ടി കണ്ടുപിടിച്ചതു പലതും ക്രമേണ നാശത്തിനു വേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്നതായിട്ടാണ്‍ കണ്ടുവരുന്നതു. അതുപോലെ ഇതും മാറാതിരുന്നാല്‍ നന്നായിരുന്നു.
വളരെ വിജ്ഞാനപ്രദമായ ലേഖനം. അഭിനന്ദനങ്ങള്‍.

കുതിരവട്ടന്‍ :: kuthiravattan said...

ഒരു നാനോമീറ്റര്‍ ഒരു സെന്റ്റിമീറ്ററിന്റെ പത്തുലക്ഷത്തിലൊന്നാണേ. മില്ലിമീറ്ററിന്റെയല്ല :-)

JA said...

നന്ദു, അഭിപ്രായം രേഖപ്പെടുത്തിയതില്‍ സന്തോഷം,
കുതിരവട്ടന്‍,
ഒരു മീറ്ററിന്റെ നൂറുകോടിയില്‍ ഒരംശമാണ്‌ (One billionth of a meter) ആണ്‌ ഒരു നാനോമീറ്റര്‍. അതെങ്ങനെ, ഒരു സെന്റീമീറ്ററിന്റെ പത്തുലക്ഷത്തിലൊന്ന്‌ ആകും

കുതിരവട്ടന്‍ :: kuthiravattan said...

ശരിയാ. എന്റെ കണക്ക് എങ്ങനെയോ തെറ്റിപ്പോയി.