દિપોત્સવી : નેનો ટેકનોલોજી ક્ષેત્રે ભારતીય વૈજ્ઞાનિકોની મહત્ત્વની શોધ : ડો. રમેશ જ. ભાયાણી

એમએસસી (રસાયણશાસ્ત્ર), એમએસસી (ભૌતિક શાસ્ત્ર-પ્રથમવર્ગ), પીએચડી (રસાયણશાસ્ત્ર), જેવી ઉપાધિઓ પ્રાપ્ત કરનારા; ૪ પાઠ્ય પુસ્તકોના લેખક અને યુજીસીના ફેલો ટિચર (૧૯૮૦-૮૪), ઇન્ડિયન કેમિકલ સોસાયટીના ફેલો સદસ્ય, પોતાની કારકિર્દીમાં એકલા વિજ્ઞાન વિષય પરના જેમના ૮૦૦ જેટલા લેખો પ્રકાશિત થયા છે તેવા ડો. ભાયાણી હાલ રાજકોટના પ્રાદેશિક લોકવિજ્ઞાન કેન્દ્રમાં નિયામક તરીકે સેવારત છે.

ભારતમાં ઘણાં વૈજ્ઞાનિક સંશોધન કેન્દ્રો આવેલાં છે. આ સંસ્થાઓમાં વિવિધ ક્ષેત્રે સંશોધનો થતાં રહે છે, પરંતુ તેમને બીજા દેશો જેટલી પ્રસિદ્ધિ મળતી ન હોવાને કારણે લોકોને આ ક્ષેત્રમાં થતી પ્રગતિનો ખ્યાલ આવતો નથી.

પરંતુ જ્યારે અચાનક વિશ્વકક્ષાએ આપણા વૈજ્ઞાનિકોને પ્રસિદ્ધિ મળે છે ત્યારે આપણે તેની વાહ- વાહ કરીએ છીએ, કારણ કે આપણા દૃષ્ટિકોણમાં હજુ વિજ્ઞાનને સ્થાન ઓછું હોય તેમ જણાય છે. તેમાં પણ ગુજરાતમાં વિશેષ પ્રમાણમાં એવું જણાય છે.

પરંતુ દેશના વિકાસમાં ગુજરાતનો ફાળો ઘણો છે. અમદાવાદમાં આવેલ ફિઝિકલ રિસર્ચ લેબોરેટરી – પી.આર.એલ., ઈસરો – ઈન્ડિયન સ્પેસ રિસર્ચ ઓર્ગેનાઈઝેશન, એસ.એસી. એટલે કે સેટેલાઈટ એપ્લિકેશન સેન્ટર, અટિકા તેમજ ભાવનગર ખાતે આવેલ સેન્ટ્રલ ઓફ મરિન રિસર્ચ ઈન્સ્ટિટ્યૂટ વગેરે સંસ્થા રાષ્ટ્રીય સ્તરે મહત્ત્વનું યોગદાન આપે છે.

આવી જ એક ઘટના બેંગ્લોર સ્થિત ઈન્ડિયન ઈન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ તેમજ રામન રિસર્ચ ઈન્સ્ટિટ્યૂટમાં બની છે. આજ સંસ્થાના અજય સૂદ, શંકર ઘોષ તેમજ એન. કુમારે અનુક્રમે નેનો ટેકનોલોજી ક્ષેત્રે ઘણું મોટું સંશોધન કર્યું છે.

નેનો ટેકનોલોજી એટલે એક લિટરનો એક અબજમો ભાગ, કેટલું સૂક્ષ્મ. તે ન કલ્પી શકાય તેવું આ સંશોધન છે.

સામાન્ય રીતે આપણા શરીરમાં કુદરતે હૃદયને સંકોચવા જેટલી વિદ્યુત ઉત્પન્ન કરેલ છે જેથી હૃદયના ધબકાર ચાલે છે પરંતુ જ્યારે હૃદયમાં ધબકાર ન થાય ત્યારે હૃદયને કાર્ય કરતું રાખવા ઘણા સ્પેસ મેકર અંદર મુકાવે છે જેથી તે દ્વારા વિદ્યુત ઝટકો આપી શકાય, આ  સ્પેસ મેકરમાં બેટરી વગર શરીર પોતે જ લોહી દ્વારા પાવર ઉત્પન્ન કરે તો કેવી અજાયબી લાગે, તે શક્ય બને ખરું કે સ્પેસ મેકરને શક્તિ શરીરમાંના લોહી દ્વારા મળી શકે.

પરંતુ હવે તે શક્ય બની શકે તેમ છે. આ અંગે થયેલાં સંશોધનોમાં બેંગ્લોરની આ સંસ્થાના વૈજ્ઞાનિકો શ્રી અજય સુદ, શંકર ઘોષ અને એન. કુમારને સફળતા પ્રાપ્ત થઈ છે.

આ વૈજ્ઞાનિકોએ કાર્બન નેનો ટયૂબ્સ અંગે શોધ કરી છે. એટલે કાર્બનની અતિ સૂક્ષ્મ ભૂંગળી જે મીટરના એક અબજમા ભાગ જેટલી સૂક્ષ્મ વ્યાસ ધરાવતી હોય જ્યારે આવી અતિ સૂક્ષ્મ કાર્બનની નળીમાંથી પ્રવાહી પસાર થાય છે. ત્યારે પ્રવાહીના પ્રવાહની દિશામાં વિદ્યુત પ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે.

આથી એમ કહી શકાય કે આવી નેનો ટયૂબ્સ ‘ફલો સેન્સર’ જેવું કાર્ય કરે છે. એટલે કે પ્રવાહીના બટનથી જે યાંત્રિક કાર્ય ઉત્પન્ન થાય છે તેને માપી શકાય તે રીતે વિદ્યુત સિગ્નલ્સમાં રૂપાંતર થાય છે.

અત્યાર સુધી નેનો ટેકનોલોજી ડોઝ શું છે અને તેની અગત્યતા અંગેનું નિરાકરણ થયું છે તેમ કહી શકાય તેવું આ કાર્ય છે. ભવિષ્યમાં આવી અસંખ્ય નેનો ટયૂબ્સ દ્વારા, પાણી દ્વારા હાઈડ્રોલિક પાવર (જલ ઊર્જા) પ્લાન્ટ સ્થાપિત થઈ શકે.

જો મિલીમીટર લાંબી આવી નેનો નળીઓ હોય તેના માઈક્રોમીટર એટલે કે મીટરનો એક લાખમા ભાગ જેટલી જાડાઈ ધરાવતું તેનું બંડલ લેવામાં આવે તો તેના પ્રવાહીનો વેગ લગભગ પ્રતિ સેકન્ડે મિટરના એક લાખ ભાગ જેટલો વેગ ધરાવતો હોય તો તેમાં મિલીવોલ્ટ જેટલું વીજ સ્થિતિમાન ઉત્પન્ન થાય છે.

જે હૃદય પાસે રાખવામાં આવતા સ્પેસમેકર માટે પૂરતી શક્તિ આપે છે. પરંતુ સંશોધનકારોનું માનવું છે કે, શરીરના બારીક તંતુઓ માટે આનાથી પણ સૂક્ષ્મ જોઈએ. જો આમાં સફળતા મળે તો બાયોમેડિકલ તંત્રે તેનો સારો ઉપયોગ થઈ શકે.

આ વૈજ્ઞાનિકોએ ‘નેનો ટેકનોલોજી’નો રિપોર્ટ ૧૭મી જાન્યુઆરીના રોજ પ્રકાશિત થયેલ જર્નલ ‘સાયન્સ એક્સપ્રેસ’માં પ્રસિદ્ધ થયો છે અને એવી આશા રાખે છે તેનું સંશોધન નજીકના ભવિષ્યમાં ‘સાયન્સ’ મેગેઝિનમાં પ્રસિદ્ધિ પામશે.

નેનો એ ગ્રીક શબ્દ છે જેનો અર્થ થાય છે ઠીંગણું એટલે કે નાનું. નેનો એટલે માનવીય માથાના વાળ કરતા પણ સૂક્ષ્મ સામાન્ય રીતે લોહીમાં રહેલા રક્તકણોનું કદ ૭૦૦૦ નેનોમીટર જેવું હોય છે અને વાયરસનું કદ ૧૦૦ નેનો મીટર જેવડું હોય છે. જ્યારે તત્ત્વમાં રહેલ પરમાણુનું કદ મીટરના દસ અબજમાં ભાગ જેટલું હોય છે.

એટલે કે એક નેનોમાં ૧૦ પરમાણુ સમાઈ શકે. આથી નેનો કેટલું સૂક્ષ્મ હોય છે તેનો ખ્યાલ આવે છે. આજે વિશ્વમાં ‘નેનો ટેકનોલોજી’ ક્ષેત્રે વિપુલ પ્રમાણમાં સંશોધનો વિજ્ઞાનની વિવિધ શાખાઓમાં થઈ રહ્યા છે.

નેનો ટેકનોલોજી દ્વારા ડી.એન.ડી. ઓકિસ રિબોન્યુકિલઈક એસિડના બંધારણનો અભ્યાસ તેમજ તે ભૂમિકા અંગેના અભ્યાસ આ એકવીસમી સદીમાં શક્ય બનશે.

કારણ કે ૧૯૭૧માં એન. ઈ. સી. જાપાનના વૈજ્ઞાનિક સમીઓ ઈજીમા દ્વારા આ ડી.એન.એ. જેવા વિશાળ જેને વિજ્ઞાનની ભાષામાં મેક્રોમોલિકયુ એટલે વિશાળ અણુ કહેવાય. તેમ તેનું દોરા જેવું બંધારણ જાણી શકાયું હતું. તે માટે ઈલેકટ્રોનિક સૂક્ષ્મદર્શકયંત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો. જ્યારે નેનો ટેકનોલોજી દ્વારા આ અભ્યાસ સરળ બન્યો છે.

ભારતમાં ઈન્ડિયન ઈન્સ્ટિટયૂટ ઓફ સાયન્સ ખાતે આવેલી પો.સી.એન.આર. રાવ પ્રયોગશાળામાં નેનો ટેકનોલોજી અંગે અભ્યાસ કરવાની સગવડતા ઉપલબ્ધ થઈ ગઈ છે. અહીં જ કાર્બનની નેનો ટયૂબ્સનો અભ્યાસ થઈ રહ્યો છે.

કાર્બન નેનો ટયૂબ્સ ગ્રેફાઈટની સીટમાંથી તૈયાર કરવામાં આવી છે. તેમાંથી અતિ સૂક્ષ્મ લાંબી નળાકાર આકારની નળી બનાવી શકાય છે. એકને સિંગલ – વોલ્ટ નેનો ટયૂબ્સ એટલે એક જ સ્તરનું કાર્બનનું હોય જ્યારે બીજો પ્રકાર છે મલ્ટી વોલ્ટ નેનો ટયૂબ્સ, જેમાં વિપુલ પ્રમાણમાં કાર્બનની ગૂંથણી થયેલી હોય, વૈજ્ઞાનિક સૂદ દ્વારા ફલો સેન્સર માટે આનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.

કાર્બનનાં બે સ્વરૂપો જાણીતા છે. હીરો અને ગ્રેફાઈટ બંનેનાં આંતરિક બંધારણો જુદા જુદા હોવાને નાતે હીરો અતિ કઠિન છે. જ્યારે ગ્રેફાઈટ નરમ છે. ગ્રેફાઈટ અર્ધધાતુની જેમ વર્તી શકે છે. તેનો આધાર ગ્રેફાઈટ સીટને કઈ રીતે વાળવામાં આવી છે તેના ઉપર છે. આમાંથી નેનો ટયૂબ્સ તૈયાર કરવામાં આવે છે.

કાર્બન નેનો ટયૂબ્સનો ઉપયોગ વિવિધ ક્ષેત્રોમાં કરવામાં આવી રહ્યો છે તેમાં વિદ્યુતવાહક તરીકે, વધુ મજબૂત સંકીર્ણ પદાર્થ તરીકે, ઉર્જા સંગ્રાહક તરીકે, બાયોમેડિકલ પ્રોબ તથા સેન્સર તરીકે, ઉત્સર્જન કરી તેને દર્શાવી શકાય તેમજ વિકિરણના સ્ત્રોત તરીકે, ઉપરાંત હાઈડ્રોજનના સંગ્રાહક તરીકે. ૧૯૯૯માં અમેરિકામાં રેય બોધમાને જણાવેલ કે નેનો ટયૂબ્સ શરીરમાં રહેલા સ્નાયુઓ જેવું કાર્ય કરે છે, જ્યારે તેમાં સૂક્ષ્મ વિદ્યુતપ્રવાહનું ઘટન થાય છે.

આવું જ કાર્ય આપણા વૈજ્ઞાનિકો તેમાંથી એટલે કે નેનો ટયૂબમાંથી પ્રવાહનું ઘટન કરી વિદ્યુતપ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે અને સેન્સર તરીકે વર્તે છે તે પુરવાર કર્યું.

આ વૈજ્ઞાનિકોએ સિંગલ વોલ્ટ નેનો ટયૂબ્સનું બંડલ બનાવી તેને ધાતુના બે વિદ્યુત ધ્રુવો નળાકાર ચેમ્બર બનાવીને મૂક્યા. આ નળાકાર લગભગ એક મીટર લંબાઈ ધરાવતો હતો. તેમાંથી પ્રવાહી પસાર કર્યું. તેમને વિદ્યુતશક્તિ ઉત્પન્ન થતી જણાઈ અને તેની દિશા પ્રવાહીના વહનની જે દિશા હતી તે જ દિશા આ વિદ્યુતપ્રવાહની હતી. તેમજ વિદ્યુત સ્થિતિમાન મિલીવોલ્ટના પ્રમાણમાં હતું. પ્રવાહીનો વેગ આ ટયૂબ્સમાં ૫ મીટરના એક લાખમાં ભાગમાં રાખતા ૦.૬૫ મિલીવોલ્ટ ઉત્પન્ન થયા.

કાર્લ અને શેપિંરા નામના વૈજ્ઞાનિકે જણાવેલ કે પ્રવાહીના વેગ ઉપર ઉત્પન્ન થતા વીજ સ્થિતિમાનનો આધાર છે અને તે સપ્રમાણમાં હોય છે. પરંતુ આપણા વૈજ્ઞાનિકોએ જણાવ્યું કે તે બે વચ્ચેનો સંબંધ વેગના ઘાતકમાં હોય છે.

નેનો વિજ્ઞાનના તજ્‌જ્ઞ જેને માનવામાં આવે છે તેવા યુનિવર્સિટી ઓફ બિઈલેફેલ્ડ પીટર રૈમાનના જણાવ્યા અનુસાર આ સંશોધન ઘણું મહત્ત્વનું અને પાયાનું છે.

જ્યારે ઈન્ડિયન ઈન્સ્ટિટયૂટ ઓફ સાયન્સ ફેલો – ભૌતિકવિદ્‌ રામાસ્વામીએ પણ આને મહત્ત્વની શોધ કહી છે. તેમણે જણાવ્યું હતું કે, અજય સૂદે ભૌતિક – શાસ્ત્ર ક્ષેત્રે પાયાનું સંશોધન કાર્ય કર્યું છે.

આ સંશોધનોનો ભવિષ્યમાં વધુ પ્રમાણમાં ઊર્જા મેળવવા માટે અને રાસાયણિક તેમજ જીવશાસ્ત્રીય રિએકટરો માટે થશે. બાયો મેડિકલ ક્ષેત્રે આ નેનો ટયૂબ્સનો ઉપયોગ નજીકના ભવિષ્યમાં કરવામાં આવશે.

ભારતના સાયન્સ અને ટેકનોલોજી વિભાગ તથા અમેરિકા ખાતે પેટન્ટ મેળવવા માટે આ વૈજ્ઞાનિકોએ અરજી કરી છે. આ શોધનો ઉપયોગ ઉર્જા સંચય તેમજ લોહીના પરિભ્રમણનું માપન કરવા માટે આ ફલો સેન્સરનો ઉપયોગ કરવા પેટન્ટ માગવામાં આવી છે. આપણા વૈજ્ઞાનિકોને આમાં સફળતા મળે તેવી શુભેચ્છાઓ.