नैनोटेक्नोलॉजी क्रांति यहाँ है – हमने अभी तक ध्यान नहीं दिया है

दशकों से, कंप्यूटर वैज्ञानिकों और भौतिकविदों ने अनुमान लगाया था कि, अब किसी भी मिनट, नैनो तकनीक मानवता को बचाने वाले आविष्कारों की एक लहर को उजागर करते हुए, हमारे जीवन को पूरी तरह से नया रूप देने जा रही है। जैसा कि उन्होंने भविष्यवाणी की थी, चीजें सामने नहीं आई हैं, लेकिन चुपचाप, नैनोटेक क्रांति चल रही है।

आप माइक्रोचिप को धन्यवाद दे सकते हैं। सब-माइक्रोस्कोपिक मशीनों से लेकर नए प्रकार के लेंसों तक, कई अन्य लघु चमत्कार बनाने के लिए इंजीनियर और वैज्ञानिक दशकों से सिद्ध एक ही तकनीक का उपयोग कर रहे हैं। ये नैनो-स्केल गिज़्मोस हमारे जीवन के ताने-बाने में और हमारी जेब में मौजूद उपकरणों में इतने एकीकृत हो गए हैं कि ऐसा लगता है कि हम इस तथ्य से चूक गए हैं कि वे नैनो-प्रौद्योगिकी क्रांति के वास्तविक जीवन के उदाहरण हैं जिनका वादा हमने पिछले आधे से किया था- सदी।

नैनोटेक्नोलॉजी से लाभान्वित होने वाली नियमित वस्तुओं में: एयर बैग, सेलफोन, रडार, इंकजेट प्रिंटर, होम प्रोजेक्टर, और 5G और अन्य तेज वायरलेस तकनीक। मोड़ के आसपास, नैनो तकनीक अति-छोटे कैमरों को सक्षम कर सकती है, साथ ही साथ अन्य प्रकार के सेंसरों की एक चक्करदार सरणी, वायु प्रदूषण और काली बर्फ से लेकर हैकिंग के प्रयासों और त्वचा कैंसर तक सब कुछ का पता लगाने में सक्षम है।

इस तकनीक में से कुछ इस बात को लेकर मौजूदा विवाद के केंद्र में भी हैं कि अमेरिका के 5G नेटवर्क उड़ान को कम सुरक्षित बना सकते हैं या नहीं।

यह सब अभी भी नैनोटेक के भविष्य के बारे में अधिक विचित्र अतीत की भविष्यवाणियों से बहुत दूर है। हमारे पास अणु-आकार के रोबोट नहीं हैं जो हमारे रक्तप्रवाह को गश्त करते हैं और क्षति की मरम्मत करते हैं, या सूक्ष्म कारखाने खुद की अंतहीन प्रतियों को मंथन करने में सक्षम हैं जब तक कि पूरे ग्रह को नैनोटेक के अग्रणी एरिक ड्रेक्सलर के लिए 1980 के दशक में चिंतित करने के अलावा कुछ नहीं होगा “ग्रे गू।”

अधिक दूर के भविष्य में, यह तकनीक अभी तक दृष्टि भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन को अपने प्रसिद्ध 1959 के व्याख्यान “वहाँ बहुत सारे कमरे में नीचे” में सक्षम कर सकती है, जिसमें उन्होंने त्रि-आयामी संरचनाओं के निर्माण के तरीके के बारे में एक परमाणु पर एक परमाणु के बारे में परिकल्पना की थी। समय। उन्होंने जो प्रस्ताव दिया था उसका एक अंश भी प्राप्त करने से सेंसर से टैंटलाइजिंग संभावनाएं खुल जाएंगी, जो हवा में वायरस का पता लगा सकती हैं, इससे पहले कि हम उन्हें अपनी जेब में क्वांटम कंप्यूटरों में ले जाएं।

वर्तमान में, वास्तविक जीवन की नैनोमशीन बनाने का अर्थ है, 1959 में, माइक्रोचिप्स के निर्माण में निवेश किए गए सैकड़ों अरबों डॉलर का निवेश करना। काल्पनिक रूप से जटिल और महंगे उपकरणों का विकास। एक ही प्रकार की मशीनों, तकनीकों और “फैब्स” का उपयोग करके – जैसा कि माइक्रोचिप कारखानों को जाना जाता है – नैनोमैचिन के निर्माता अपने उपकरणों को कभी भी छोटा बनाने के लिए मूर के नियम की स्थिर प्रगति का उपयोग कर सकते हैं।

ASML, दुनिया के अग्रणी निर्माताओं में से एक है, जो माइक्रोचिप्स बनाता है, शोध करता है और अपने प्राथमिक ग्राहकों को ध्यान में रखते हुए अपने उपकरण बनाता है – दुनिया के Intels, Samsungs और TSMCs, CEO पीटर वेनिंक कहते हैं। लेकिन इसमें हमेशा एक ऐसा विभाग होता है जो उन ग्राहकों के साथ काम करता है जो पारंपरिक माइक्रोचिप्स के अलावा अन्य चीजें बनाना चाहते हैं, और इसकी तकनीक को डिजाइन करते हैं ताकि इसे उनकी जरूरतों के अनुसार अनुकूलित किया जा सके।

इनमें माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम शामिल हैं- शॉर्ट के लिए एमईएमएस- जो चिप निर्माण उपकरण के साथ बनाई गई छोटी मशीनों के उत्कृष्ट उदाहरण का प्रतिनिधित्व करते हैं। एमईएमएस दशकों में मौलिक रूप से छोटा हो गया है।

अपना स्मार्टफोन ले लो। सेल टावरों से बात करने या अपने वाई-फाई या वायरलेस ईयरबड्स से कनेक्ट करने के लिए आवश्यक विभिन्न रेडियो फ़्रीक्वेंसी को प्रसारित करने और प्राप्त करने के लिए, इसे उन सभी आवारा हस्तक्षेप को फ़िल्टर करना होगा, जो पहले से कहीं अधिक, स्पेक्ट्रम के उन बैंड को प्रभावित करते हैं।

तो यह छोटे रेडियो फिल्टर का उपयोग करता है जिसके बिना हमारा कोई भी वायरलेस डिवाइस काम नहीं कर सकता है। जहां माइक्रोचिप्स और रेडियो एंटेना स्थिर, पूरी तरह से ठोस-अवस्था वाले उपकरण हैं, वे रेडियो फिल्टर वास्तव में चलते हैं, जो फिल्टर बनाने वाली कंपनी रेज़ोनेंट के सीईओ जॉर्ज होम्स कहते हैं। वे उसी आवृत्ति पर कंपन करते हैं जैसे सिग्नल प्राप्त या प्रसारित किया जाना है, या कभी-कभी आवृत्ति पर फ़िल्टर किया जाना है, जैसे छोटे ट्यूनिंग कांटे के समूह की तरह।

इसका मतलब यह है कि जब आपका फोन आपके डेस्क पर बैठा होता है, आपके ईयरबड्स पर संगीत स्ट्रीम कर रहा होता है, तो अंदर दर्जनों छोटे तत्व होते हैं, जिनमें से अधिकांश छोटे कंघों के आकार के होते हैं, जो एक सेकंड में अरबों बार कंपन करते हैं। वे ठीक काम करते हैं क्योंकि वे छोटे हैं। केवल इतना छोटा – एक पैमाने पर मौजूद है जिस पर परमाणुओं के बीच के बंधन किसी वस्तु के आकार के सापेक्ष अधिक मजबूत होते हैं – इन आवृत्तियों पर कंपन कर सकते हैं और खुद को बिट्स तक नहीं हिला सकते हैं।

इसी तरह, विमानों में ग्राउंड-सेंसिंग रडार ठीक से काम करने के लिए, इसे अन्य चीजों के अलावा, अमेरिका के तेजी से बढ़ते 5G सेलफोन नेटवर्क से हस्तक्षेप को फ़िल्टर करना होगा। मिस्टर होम्स कहते हैं, समस्या यह है कि पुराने विमानों में राडार डिजाइन और निर्मित किए गए थे, इससे पहले कि किसी को पता चले कि 5G नेटवर्क एक चीज होगी। इस समस्या को ठीक करना महंगा हो सकता है, क्योंकि इसका मतलब उन पुराने रडारों में से कुछ को बदलना या अपडेट करना हो सकता है। एयरलाइंस और एफएए का डर, संक्षेप में, यह है कि पास के सेलफोन टावर को ट्यून करने के लिए एक सेकंड में कुछ सैकड़ों मिलियन या अरबों बार कंपन करने वाले पर्याप्त माइक्रोस्कोपिक कॉम्ब्स की कमी के लिए, एक विमान खो सकता है।

हमारे फोन में कई अन्य एमईएमएस भी होते हैं। वह प्रणाली जो उन्हें (और स्मार्टवॉच और अन्य स्वास्थ्य ट्रैकर्स) उनके अभिविन्यास, साथ ही साथ उनके त्वरण की दिशा और परिमाण को जानने देती है, आज चावल के दाने से बड़ा नहीं है। जब इसे पहली बार अपोलो अंतरिक्ष यान में आविष्कार और स्थापित किया गया था, तो यह बास्केटबॉल से बड़ा था। समान और समान रूप से छोटे सेंसर एयर बैग्स को बताते हैं कि कब तैनात किया जाए। घर प्रोजेक्टर को संभव बनाने वाले लाल रक्त कोशिका के आकार के दर्पणों की प्रणाली भी एमईएमएस हैं; इंकजेट प्रिंटर पर नोजल की तरह।

आधुनिक नैनोमशीन का एक और उदाहरण बिजली के बजाय प्रकाश में हेरफेर करता है। सामग्री विज्ञान के एक सहयोगी प्रोफेसर जुएजुन हू कहते हैं, एक नए प्रकार का लेंस, जिसे “धातु” के रूप में जाना जाता है, प्रयोगशाला में दिखाया गया है कि वह उन तरीकों से प्रकाश को मोड़ने और आकार देने में सक्षम है, जिन्हें पारंपरिक लेंस के पूरे ढेर की आवश्यकता होती है। एमआईटी में धातु का लाभ यह है कि वे पतले और लगभग सपाट हैं – कम से कम नग्न आंखों के लिए।

एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत, धातु की सतह एक आलीशान कालीन की तरह दिखती है। इस पैमाने पर, धातुएं स्पष्ट रूप से छोटे स्तंभों से ढकी होती हैं – प्रत्येक मानव बाल की चौड़ाई का एक-हज़ारवां – इसकी सतह से ऊपर की ओर चिपकी हुई होती है। यह बनावट धातु को इस तरह से प्रकाश को मोड़ने की अनुमति देती है जो पारंपरिक लेंस के समान होती है। (जिस तरह से ये छोटे सिलिकॉन “फाइबर” काम उपन्यास पर्याप्त है कि उन्होंने भौतिकविदों को अपनी समझ पर पुनर्विचार करने के लिए मजबूर किया कि प्रकाश और पदार्थ कैसे बातचीत करते हैं।)

मुट्ठी भर स्टार्टअप मेटलेंस तकनीक का व्यावसायिक अनुप्रयोगों में अनुवाद कर रहे हैं। उनमें से मेटलेंज़ है, जिसने अभी-अभी अर्धचालक निर्माता एसटीएमइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के साथ स्मार्टफोन के लिए 3-डी सेंसर बनाने के लिए एक सौदे की घोषणा की है। मेटलेंस का यह एप्लिकेशन अधिक से अधिक प्रकार के फोन निर्माताओं को 3-डी सेंसिंग प्राप्त करने की अनुमति दे सकता है जो ऐप्पल की फेस आईडी तकनीक को सक्षम बनाता है।

मेटलेंज के सीईओ रॉबर्ट डेवलिन का कहना है कि अपने फोन को अपने चेहरे से अनलॉक करना अभी शुरुआत है। मेटलेंस में ऐसी क्षमताएं भी होती हैं जिन्हें पारंपरिक लेंस के साथ पुन: पेश करना मुश्किल हो सकता है। उदाहरण के लिए, क्योंकि वे ध्रुवीकृत प्रकाश का पता लगाने की सुविधा प्रदान करते हैं, वे उन चीजों को “देख” सकते हैं जो पारंपरिक लेंस नहीं कर सकते। इसमें प्रकाश प्रदूषण के स्तर का पता लगाना, ऑटोमोबाइल सुरक्षा पर कैमरों को अनुमति देना और काली बर्फ का पता लगाने के लिए स्व-ड्राइविंग सिस्टम शामिल हो सकते हैं, और हमारे फोन कैमरों को त्वचा कैंसर का पता लगाने की क्षमता प्रदान करते हैं, श्री डेवलिन कहते हैं।

नैनोमैचिन्स को और सिकोड़ना, और टिननेस की सैद्धांतिक सीमा तक पहुँचना – जिस बिंदु पर मनुष्य व्यक्तिगत परमाणुओं में हेरफेर कर रहे हैं – उन तकनीकों की तुलना में मौलिक रूप से भिन्न होने की आवश्यकता होगी जो हम वर्तमान में सबसे उन्नत माइक्रोचिप्स के निर्माण के लिए उपयोग करते हैं, एक प्रोफेसर डॉ आंद्रेई फेडोरोव कहते हैं। जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में। उनकी टीम ने, दूसरों के बीच, शोध प्रकाशित किया है जिसमें वे इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग ग्राफीन और अन्य द्वि-आयामी सामग्री की चादरों में पैटर्न बनाने के लिए करते हैं – या उनके ऊपर कार्बन परमाणुओं से बनी संरचनाओं का निर्माण करने के लिए।

भविष्य के माइक्रोचिप्स में सिलिकॉन के विकल्प के रूप में ग्रैफेन और उसके रिश्तेदार पहले से ही गहन शोध का विषय हैं। लेकिन डॉ फेडोरोव का कहना है कि भविष्य में ग्रैफेन की दो-आयामी चादरों के ऊपर त्रि-आयामी संरचनाओं का निर्माण शामिल हो सकता है। परमाणु परिशुद्धता के साथ ऐसा करने में सक्षम होने के कारण, अन्य बातों के अलावा, अगली पीढ़ी के अल्ट्रापावर क्वांटम कंप्यूटरों के लिए आवश्यक संरचनाओं का निर्माण करने की अनुमति दी जा सकती है, जिसे सरकार और तकनीकी कंपनियां समान रूप से बनाने की कोशिश कर रही हैं।

डॉ. फेडोरोव के अधिकांश शोध को सेमीकंडक्टर रिसर्च कार्पोरेशन द्वारा समर्थित किया गया है, जो पृथ्वी पर लगभग हर प्रमुख उन्नत चिप निर्माण और डिजाइन कंपनी द्वारा प्रायोजित एक गैर-लाभकारी संस्था है, जिसे 1980 के दशक की शुरुआत में मौलिक अनुसंधान को आगे बढ़ाने के लिए स्थापित किया गया था जिसे किसी दिन इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण में इस्तेमाल किया जा सकता था। तो यह असंभव नहीं है कि सेमीकंडक्टर उद्योग, प्रौद्योगिकियों की खोज में जो हमें आज के माइक्रोचिप्स की सीमाओं से परे ले जा सकता है, किसी दिन उनकी टीम या इसी तरह की तकनीकों पर काम करने वाले कई अन्य लोगों द्वारा अग्रणी तकनीकों को नियोजित कर सकता है।

अंतिम लक्ष्य सतह पर परमाणुओं को तेजी से हटाने, जोड़ने या संशोधित करने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करने की क्षमता है। परिणाम एक ऐसी प्रणाली है जो परमाणु पैमाने पर 3-डी प्रिंटिंग जैसा दिखता है।

जब डॉ. फेडोरोव अपने शोध के बारे में बात करते हैं, तो वे दर्शकों को बताते हैं कि रिचर्ड फेनमैन ने 1959 में क्या प्रस्तावित किया था। “मैं कहता हूं, ‘यह दृष्टि है,’ और फिर मैं कहता हूं, ‘साठ साल बाद, हमने फेनमैन के दृष्टिकोण को महसूस किया। यह अब हमारे हाथ में है।'”