तंत्रकारण : नॅनोतंत्रज्ञान अणूपासून ब्रह्मांडापर्यंत!

नॅनो तंत्रज्ञान ही सूक्ष्म अभियांत्रिकीची अशी शाखा आहे जिथे एखाद्या पदार्थाला एक ते १०० नॅनोमीटर एवढ्या सूक्ष्म पातळीवर विभाजित केले जाते. एक नॅनोमीटर म्हणजे एक मीटरचा दहा कोटीवा भाग. मानवी केसाची जाडी ही एक लाख नॅनोमीटरपर्यंत असते. एवढ्या सूक्ष्म पातळीला जाऊन विभाजित केल्यानंतर पदार्थाचे गुणधर्म आश्चर्यकारकरीत्या बदलतात. सोपं उदाहरणच घ्यायचं तर आपण कांद्याकडे पाहू. बुक्की मारून फोडलेला, सुरीने चौकोनी तुकडे केलेला, बारीक चिरलेला किंवा मिक्सरला बारीक केलेला अशा प्रत्येक कांद्याची चव वेगळी लागते. त्याचप्रमाणे पदार्थाला नॅनो पातळीवर परिवर्तित केल्यानंतर त्याच्या भौतिक गुणधर्मामध्ये बदल घडतो.

सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञानाकडे नॅनो तंत्रज्ञानाचे सर्वात यशस्वी उदाहरण म्हणून पाहता येईल. २००१ मध्ये एका सामान्य ट्रान्झिस्टरचा आकार साधारणपणे १३० ते २५० नॅनोमीटर इतका असे. २०१५ मध्ये आयबीएमने सात नॅनोमीटर आकाराचे ट्रान्झिस्टर जगासमोर आणले. २०१६ मध्ये तर लॉरेन्स बर्कले नॅशनल लॅबने केवळ एक नॅनोमीटर आकाराचे ट्रान्झिस्टर विकसित करून तंत्रज्ञान जगतात एक नवा मानदंड स्थापित केला. या सात नॅनोमीटर ट्रान्झिस्टरचे अमेरिका आणि चीनमधील राजकारण आपण पाहिलेलेच आहे.

परिकथेतील जग

नॅनो तंत्रज्ञानाने बनविलेल्या कार्बन नॅनोट्यूबचे पत्रे नवीन पिढीच्या विमानांमध्ये वापरासाठी तयार केले जात आहेत. हे साहित्य वजनाला हलके असून उच्च दर्जाची वाहकता अंतर्भूत आहे. याद्वारे विद्याुतचुंबकीय परिरक्षण (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शील्डिंग) आणि उष्णता व्यवस्थापन (थर्मल मॅनेजमेंट) अत्यंत प्रभावीपणे नियंत्रित करता येत आहे. कार्बन अणूंच्या एका थरापासून बनलेले ग्रॅफीन या क्रांतीचे उत्कृष्ट उदाहरण आहे. स्टीलपेक्षा पाच पट जास्त मजबूत असले तरीही ग्रॅफीनमध्ये उल्लेखनीय लवचीकता आहे. याच्या संभाव्य वापरांमध्ये बुलेटप्रूफ कपडे, जळलेल्या त्वचेसाठी कृत्रिम त्वचा आणि लवचीक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे यांचा समावेश होतो. वैद्याकीय क्षेत्रात, नॅनो टेक्नॉलॉजीचा रोगनिदान आणि उपचारांसाठी जादूप्रमाणे वापर केला जाईल. उदा. अॅथेरोस्क्लेरोसिससारख्या (रक्तवाहिन्यांमध्ये कोलेस्ट्रेरॉलचा थर जमणे) रोगांवर उपचार करण्यासाठी ‘चांगल्या’ कोलेस्ट्रेरॉलची नक्कल करणारे नॅनोकण तयार केले जात आहेत, जे रक्तवाहिन्यांतील नकोशा कोलेस्ट्रेरॉलचा थर हटविण्यास मदत करतात. संशोधक कर्करोगाच्या पेशींपर्यंत थेट औषधे पोहोचविण्यासाठी नॅनोकण विकसित करत आहेत, ज्यामुळे केमोथेरपीमध्ये निरोगी ऊतींची होणारी हानी नियंत्रित करता येईल.

नॅनो टेक्नॉलॉजीमधील अद्वितीय कल्पकता कोणत्याही समस्येचे उत्तर शोधण्याचा मानवी दृष्टिकोन मुळापासून बदलत आहे. तसेच यामध्ये असणाऱ्या नफ्याच्या संधी भविष्यातील तंत्र वसाहतीकरणाचा पाया बनण्याची शक्यता नाकारता येत नाही. गेली पाच वर्षे सेमीकंडक्टर चिपवरील मक्तेदारीसाठी अमेरिकेने केलेला व्यर्थ आटापिटा जगाने अनुभवला. तंत्रज्ञान अधिक प्रगत, प्रभावी आणि प्रतिक्रियावादी आणि प्रकाशमान होईल तसे त्यावरील नियंत्रणासाठी जागतिक राजकारणाचा धुरळा उडणार आहे. उपरोक्त नागरी वापर सुखावणारा वाटला तरी त्याचे न्याय्य वाटप हा चिंतेचा विषय आहे.

स्टॅनीन या संशोधनाधीन असणाऱ्या पदार्थामध्ये असामान्य गुणधर्मासह कक्ष तापमानाला शून्य विद्याुत रोधासह वीज वाहून नेण्याची क्षमता आहे. हा अनोखा ‘इलेक्ट्रॉन एक्स्प्रेस वे’ अत्यंत उच्च ऊर्जा घनता, तात्काळ चार्ज/डिस्चार्ज चक्र, आणि उष्णतेमुळे होणारा ऊर्जेचा अपव्यय टाळून संधारित्रामध्ये (कॅपेसिटर) मूलभूत बदल घडवू शकतो. लष्करी उपयोगांमध्ये, स्टॅनीन-आधारित संधारित्र लेझर आणि रेलगनसारख्या नवीन पिढीच्या ऊर्जा शस्त्रांना झटपट, प्रचंड ऊर्जापुरवठा करू शकतील. ते प्रगत रडार, इलेक्ट्रॉनिक युद्धप्रणाली, सैनिकांसाठी वापरल्या जाणाऱ्या उपकरणांना नवीन दिशा देऊ शकतील. विमानासोबतच, कार्बन नॅनोट्यूब शीट्ससारख्या प्रगत साहित्याचा स्मार्ट सेंसर्स, स्मार्ट लढाऊ पोशाख, स्मार्ट त्वचा, स्मार्ट कपडे आणि स्मार्ट धूळ यांसारख्या सैन्य उपयोगांसाठी व्यापक वापर या चिंतेचे उदाहरण आहे. हे स्मार्ट कपडे विविध सेन्सर्ससह हेरगिरीची व्याख्या बदलण्याची क्षमता बाळगून आहेत. त्याचवेळी त्यांचा उपयोग देशांतर्गत विरोधकांवर करण्याची शक्यता नाकारता येत नाही. पेगसस अनुभवलेल्या आपल्या देशात हेरगिरीसाठी असले नवे तंत्र सत्ताधाऱ्यांसाठी वरदान ठरू शकते. स्मार्ट धूळ म्हणजे अत्यंत सूक्ष्म अशा हजारो सेन्सर्सचा समूह जो एखाद्या धुळीप्रमाणे विखुरला जातो मात्र स्थळ-काळावर निगराणी ठेवून अत्यंत प्रभावीपणे हेरगिरी करू शकतो. विचार करा, की कौलारू घरातून कधी काळी कविकल्पनेसाठी प्रेरणा ठरलेल्या कवडशाचे हे भविष्यातील हेरगिरीचे स्वरूप आपल्या भोवतालाच्या आकलनासाठी किती बाधक ठरत आहे.

नॅनो-विभाजन

भौतिक उपयोजनांच्या पलीकडे, नॅनोटेक्नॉलॉजी, जनुक अभियांत्रिकी (जेनेटिक इंजिनीअरिंग) आणि जैवतंत्रज्ञान (बायोटेक्नॉलॉजी) यांच्या संयोगाने मानवाच्या जैविक क्षमता विवर्धित करण्याचा प्रयत्न शास्त्रज्ञांनी चालवला आहे. कदाचित उद्याचा मनुष्य जन्मत:च कोणत्याही उपकरणाशिवाय अंधारातदेखील पाहू शकतो किंवा त्याच्या मेंदूची क्षमता सध्याच्या क्षमतेपेक्षा जास्त असू शकते. आता विचार करा की ही मानव विवर्धन क्षमता एखाद्या वर्गापुरती, देशापुरती अथवा वंशापुरती मर्यादित राहिल्यास वर्गभेद हे सत्ता गाजवण्याचे मूलभूत परिणाम जैविक पातळीवर पोहोचेल. कोण ब्रह्मदेवाच्या कोणत्या अवयवापासून बनला आहे असल्या खोट्या कथानकाद्वारे क्षमताभेदाचे मिथक तयार करून, भारतामध्ये जातिव्यवस्थेचे विष हजारो वर्षे पसरविले गेले. उपरोक्त संशोधनामुळे सरस मानवी क्षमता केवळ मिथक न राहता वस्तुस्थिती होईल आणि निसर्गदत्त मनुष्यत्व आणि समाजनिर्मित मनुष्यत्व या प्रवासामध्ये तंत्रधाऱ्याच्या हातचे खेळणे व्हायला इतरांना वेळ लागणार नाही. नॅनोतंत्रज्ञान विकसित आणि विकसनशील देशांमधील विद्यामान आर्थिक आणि सामाजिक असमानता वाढवू शकते, ज्यामुळे भूराजकीय तणाव आणि असंतोष निर्माण होऊ शकतो, हा मुद्दा ‘नॅनो-विभाजनाचा’ (नॅनोडिवाइड) प्रश्न सूचित करतो.

आणि आपल्यासाठी विशेष चिंतेची गोष्ट! एकीकडे आपण पाकिस्तानबरोबर पाणी-पाणी खेळत बसलो आहोत. दुसरीकडे नॅनो तंत्रज्ञानाचा पाया असलेल्या दुर्मीळ मृदा धातूंचे चीनशिवाय पानही हलत नाही. २००८ ते २०१८ या कालावधीत जगभरातील ९० टक्क्यांपेक्षा अधिक दुर्मीळ मृदा धातूंची निर्यात चीनकडून झाली. गॅलियम, ज्याचा वापर एलईडी, मोबाइल फोन आणि सौर पॅनेलमध्ये केला जातो, त्याच्या ९५ टक्के उत्पादनाचे स्राोत चीनमध्ये आहेत. बॅटरीसाठी अत्यावश्यक असलेल्या कोबाल्टचे जवळपास तीन-चतुर्थांश जागतिक उत्पादन काँगो-डीआरसी या आफ्रिकेतील देशामध्ये होते मात्र त्याच्या शुद्धीकरणाच्या तंत्रज्ञानावर चीनचे नियंत्रण आहे. जगातील इतर सर्व देशांच्या एकत्रित शोधांपेक्षा तीन पटींहून अधिक (जवळपास ४७ हजार) ग्रॅफीन संशोधन पेटंट्स चीनकडे आहेत. ही माहिती चीनच्या नॅनो तंत्रज्ञानातील वर्चस्व आणि जागतिक पुरवठा साखळीवरील नियंत्रणाचे स्पष्ट निदर्शक आहे.

पदार्थाच्या भौतिक अवस्थेच्या मर्यादा ओलांडून विकसित होणाऱ्या नॅनो तंत्रज्ञानाकडे जगापुढील समस्येच्या निराकरणासाठी तसेच सामर्थ्य गाजविण्यासाठी नावीन्यपूर्ण मार्ग आहेत. नव्या जगाच्या ब्रह्मांडव्याप्तीचा मार्ग सभोवतालाला अणू पातळीवर हाताळणाऱ्या नॅनो तंत्रज्ञानातून जातो. त्यासाठी विचारांना वैश्विक आणि कौशल्यांना आण्विक पातळीवर नेऊन ठेवण्याची गरज आहे.