नैनोटेक्नोलॉजी (Nanotechnology): परमाणु और अणु में हेरफेर

सूक्ष्म संसार वास्तव में एक बिलकुल ही अलग और आकर्षक दुनिया है, लेकिन यदि हम सूक्ष्म पैमाने से भी अधिक खोज करें तो उससे परे एक गहरी और अपेक्षाकृत अनजान दुनिया है, जहाँ तक मानव की आँखें नहीं देख सकती। सूक्ष्म पैमाने से परे यानि, एक नैनोस्कोपिक स्तर पर, आज हम जिस औसत स्केल पर काम कर रहें हैं, उससे एक अरब गुना छोटा, यह स्तर परमाणु और अणु में हेरफेर है, जिसका अर्थ है नैनोस्केल पर विज्ञान और प्रौद्योगिकी यानि नैनोटेक्नोलॉजी के वास्तविक दुनिया में अनुप्रयोग।

नैनोटेक्नोलॉजी यानि नैनो तकनीक, लघु निर्माण का विज्ञान है, वास्तव में बहुत छोटा, बहुत, बहुत छोटा; यह कल्पना करना बहुत मुश्किल है कि यह वास्तव में कितना छोटा है। इसके प्रमुख लाभ हैं और संभावित जोखिम भी। नैनो-टेक्नोलॉजी अनुप्रयोगों की एक विशाल श्रृंखला के साथ कई नई सामग्रियों और उपकरणों का निर्माण कर सकती है; दूसरी ओर, यह किसी भी नई तकनीक के समान कई मुद्दों को उठाता है, कैसे? आइए गहराई में जानते हैं।

नैनोटेक्नोलॉजी का परिचय

सबसे पहले, यह नैनोटेक्नोलॉजी यानि नैनोतकनीक क्या है?; नैनो तकनीक का सबसे पहला व्यापक विवरण, मइक्रोस्केल उत्पादों के निर्माण के लिए सटीक रूप से हेरफेर करने वाले परमाणुओं और अणुओं के विशेष तकनीकी लक्ष्य को संदर्भित करता है, जिसे अब आणविक नैनो-प्रौद्योगिकी भी कहा जाता है। नैनोटेक्नोलॉजी या “नैनोटेक” औद्योगिक उद्देश्यों के लिए एक परमाणु, आणविक और सुपरमॉलेक्युलर पैमाने पर पदार्थ का उपयोग है। यह नैनोस्केल में आयोजित विज्ञान, प्रौद्योगिकी और इंजीनियरिंग है, जो लगभग 1 से 100 नैनोमीटर है। नैनोसाइंस और नैनोटेक्नोलॉजी अत्यंत छोटी चीजों का अध्ययन और अनुप्रयोग है और इसका उपयोग अन्य सभी विज्ञान क्षेत्रों, जैसे कि रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, भौतिक विज्ञान, सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में किया जा सकता है।

नैनोटेक्नोलॉजी का एक अधिक सामान्यीकृत विवरण बाद में नेशनल नैनोटेक्नोलॉजी इनिशिएटिव द्वारा स्थापित किया गया था, जिसने नैनोटेक्नोलॉजी को 1 से 100 नैनोमीटर तक के कम से कम एक आयाम आकार वाले पदार्थ के हेरफेर के रूप में परिभाषित किया था। यह परिभाषा इस तथ्य को दर्शाती है कि इस क्वांटम-दायरे पैमाने पर क्वांटम यांत्रिक प्रभाव महत्वपूर्ण हैं, और इसलिए यह परिभाषा एक विशेष तकनीकी लक्ष्य से हटकर एक अनुसंधान श्रेणी में शामिल है जो सभी प्रकार के अनुसंधान और प्रौद्योगिकियों को शामिल करती है जो पदार्थ के विशेष गुणों से संबंधित होती हैं। नीचे दिए गए आकार की सीमा। इसलिए बहुवचन रूप “नैनोटेक्नोलोजी” के साथ-साथ “नैनोस्केल तकनीक” को अनुसंधान और अनुप्रयोगों की व्यापक श्रेणी के लिए संदर्भित करना आम है, जिसका सामान्य लक्षण आकार है।

नैनो टेक्नोलॉजी के बारे में और पढ़ें:

• भविष्य के युद्ध और रक्षा में नैनो तकनीक

नैनोटेक्नोलॉजी कैसे शुरू हुई?

नैनोसाइंस और नैनोटेक्नोलॉजी के पीछे के विचारों और अवधारणाओं को 29 दिसंबर, 1959 को कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (CalTech) में अमेरिकन फिजिक्स सोसाइटी की बैठक में भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन द्वारा “There’s Plenty of Room at the Bottom” शीर्षक से वार्ता में गढ़ा गया था। अपनी बात में फेनमैन ने एक प्रक्रिया का वर्णन किया कि, भविष्य में वैज्ञानिक व्यक्तिगत परमाणुओं और अणुओं को हेरफेर करने और नियंत्रित करने में सक्षम होंगे। और वास्तव में एक दशक के बाद, अल्ट्राप्रेशर मशीनिंग के अपने अन्वेषण में, प्रोफेसर नोरियो तानिगुची ने “नैनोटेक्नोलॉजी” शब्द गढ़ा।

आधुनिक नैनोटेक्नोलॉजी की शुरुआत 1981 में, स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप के आविष्कार और विकास के साथ हुई जिससे एक एक परमाणुओं को देखा जा सकता है। फिर 1986 में, एरिक ड्रेक्सलर ने अपनी पुस्तक Engines of Creation: द कमिंग एरा ऑफ नैनोटेक्नोलॉजी में “नैनोटेक्नोलॉजी” शब्द का इस्तेमाल किया, जिसमें एक नैनोस्केल “असेंबलर” का विचार प्रस्तावित किया गया, जो स्वयं और अन्य वस्तुओं की एक प्रति बनाने में सक्षम होगा, परमाणु नियंत्रण के साथ मनमानी जटिलता।

1986 में, Drexler ने नैनो टेक्नोलॉजी अवधारणाओं के बारे में सार्वजनिक जागरूकता और समझ बढ़ाने के लिए दूरदर्शिता संस्थान की सह-स्थापना की। उन्होंने अपने सैद्धांतिक, उच्च-दृश्यता प्रायोगिक अग्रिमों और सार्वजनिक कार्यों के माध्यम से एक क्षेत्र के रूप में उभरने वाले नैनो-प्रौद्योगिकी को भी विकसित किया, जिसने नैनो प्रौद्योगिकी के लिए एक वैचारिक ढांचे को विकसित और लोकप्रिय बनाया और मामले के परमाणु नियंत्रण की संभावनाओं पर अतिरिक्त व्यापक पैमाने पर ध्यान आकर्षित किया।

नैनोटेक्नोलॉजी और नैनोविज्ञान में मौलिक अवधारणाएँ

एक नैनोमीटर(nm) एक मीटर का एक बिलियन या 10^-9 मीटर का होता है, इसलिए यह कल्पना करना बहुत मुश्किल है कि नैनोटेक्नोलॉजी कितनी छोटी है। हालाँकि, यहाँ कुछ उदाहरण हैं जो आपको यह समझने में मदद कर सकते हैं कि नैनो तकनीक कितनी छोटी है:

• एक इंच में 25,400,000 नैनोमीटर होते हैं।
• अखबार की एक शीट लगभग 100,000 नैनोमीटर मोटी होती है।
• तुलनात्मक पैमाने पर, यदि एक संगमरमर एक नैनोमीटर होता, तो एक मीटर पृथ्वी के आकार का होता।

नैनोटेक्नोलॉजी और नैनोसाइंस में व्यक्तिगत परमाणुओं(individual atoms) और अणुओं को देखने और नियंत्रित करने की क्षमता शामिल है। पृथ्वी पर सब कुछ परमाणुओं से बना है – जो भोजन हम खाते हैं, जो कपड़े हम पहनते हैं, हम जिन इमारतों और घरों में रहते हैं और हमारे अपने शरीर। लेकिन परमाणु जितनी छोटी चीज को नग्न आंखों से देखना असंभव है।

वास्तव में, उच्च विद्यालय विज्ञान कक्षाओं में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले सूक्ष्मदर्शी(microscopes) के साथ परमाणुओं को देखना असंभव है। नैनोस्कोप में चीजों को देखने के लिए आवश्यक सूक्ष्मदर्शी का आविष्कार अपेक्षाकृत लगभग 30 साल पहले हुआ। जैसे ही वैज्ञानिकों के पास सही उपकरण आए, जैसे स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप (एसटीएम) और परमाणु बल माइक्रोस्कोप (एएफएम), नैनोटेक्नोलॉजी का युग शुरू हो गया।

यद्यपि आधुनिक नैनोविज्ञान और नैनोतकनीक काफी नए हैं, लेकिन नैनोस्केल सामग्री का उपयोग सदियों से किया गया जा रहा था। वैकल्पिक आकार के सोने और चांदी के कणों से बने रंग का प्रयोग मध्यकालीन चर्चों के ग्लास और खिड़कियों में हुआ था। तब कलाकारों को यह पता नहीं था कि कला के इन सुंदर कामों को बनाने के लिए वे जिस प्रक्रिया का उपयोग कर रहें हैं, वास्तव में वे उन सामग्रियों की संरचना में बदलाव ला रहें हैं – जिनके साथ वे काम कर रहे हैं। आज के वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने अपने संवर्धित गुणों जैसे कि उच्च शक्ति, हल्के वजन, प्रकाश स्पेक्ट्रम के बढ़ते नियंत्रण और अपने बड़े पैमाने के समकक्षों की तुलना में अधिक रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता का लाभ लेने के लिए नैनोस्केल पर जानबूझकर सामग्री बनाने के लिए कई तरह के तरीके खोजे हैं। जिनके विषय में “आधुनिक युग में नैनो प्रौद्योगिकी का विकास” में विस्तार से पढ़िए।

आधुनिक युग में नैनो प्रौद्योगिकी का विकास

दो आविष्कारों ने आधुनिक युग में नैनो प्रौद्योगिकी के विकास को बढ़ावा दिया। सबसे पहले, आईबीएम ज्यूरिख रिसर्च लेबोरेटरी में गर्ड बिन्निग(Gerd Binnig) और हेनरिक रोहर(Heinrich Rohrer) द्वारा स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप का आविष्कार, जो व्यक्तिगत परमाणुओं और उनके बॉन्डस का अनूठा दृश्य प्रदान करता है, और जिसका उपयोग व्यक्तिगत परमाणुओं में हेरफेर करने के लिए भी सफलतापूर्वक किया गया है। 1986 में उन्हें इस माइक्रोस्कोप के आविष्कार के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला। बाद में उन्होंने एनालॉग एटॉमिक फोर्स माइक्रोस्कोप का भी आविष्कार किया।

दूसरा, हैरी क्रुटो(Harry Kroto), रिचर्ड स्मली(Richard Smalley) और रॉबर्ट कर्ल(Robert Curl) द्वारा “फुलरेंसेस” (Fullerenes: C₆₀) की खोज, जिन्होंने मिलकर रसायन विज्ञान में 1996 का नोबेल पुरस्कार जीता। C₆₀ को शुरू में नैनो टेक्नोलॉजी के रूप में वर्णित नहीं किया गया था; इस शब्द का उपयोग संबंधित ग्राफीन ट्यूब (जिसे कार्बन नैनोट्यूब कहा जाता है और जिसे कभी-कभी बकी ट्यूब भी कहा जाता है) के साथ उपयोग किया जाता है, जो नैनोस्केल इलेक्ट्रॉनिक्स और उपकरणों के लिए संभावित अनुप्रयोगों का सुझाव देता है। कार्बन नैनोट्यूब की खोज का श्रेय 1991 में एनईसी निगम के सुमियो इजीमा को दिया गया, जिसके लिए इजीमा ने नैनोसाइंस में 2008 के कावली पुरस्कार जीता।

2000 की शुरुआत में, नैनो प्रौद्योगिकी ने वैज्ञानिक, राजनीतिक और वाणिज्यिक क्षेत्र के लोगों का ध्यान बढ़ाया, जिसके कारण विवाद और प्रगति दोनों हुई। नैनोटेक्नोलॉजी पर रॉयल सोसाइटी की रिपोर्ट में कहा गया है, नैनोटेक्नोलॉजीज़ की परिभाषा और संभावित उलझाव के बारे में विवाद दिखाई दिए। आणविक नैनो प्रौद्योगिकी के अधिवक्ताओं द्वारा कल्पना की गई अनुप्रयोगों की संभावना के बारे में चुनौतियां सामने आईं, जो 2001 और 2003 में ड्रेक्सलर और स्माल्ली के बीच सार्वजनिक बहस में समाप्त हुईं।

दूसरी ओर, नैनोस्केल प्रौद्योगिकियों में प्रगति के आधार पर उत्पादों के व्यवसायीकरण का विकास शुरू हुआ। ये उत्पाद नैनोमैटेरियल्स के थोक अनुप्रयोगों तक सीमित हैं और इसमें पदार्थ के परमाणु नियंत्रण को शामिल नहीं किया गया है। कुछ उदाहरणों में एक एंटीबैक्टीरियल एजेंट के रूप में चांदी के नैनोकणों का उपयोग करने के लिए सिल्वर नैनो प्लेटफॉर्म, नैनोपार्टिकल-आधारित पारदर्शी सनस्क्रीन, कार्बन फाइबर को सिलिका नैनोपार्टिकल्स का उपयोग करके मजबूत बनाना, और दाग-प्रतिरोधी वस्त्रों के लिए कार्बन नैनोट्यूब को शामिल करना शामिल है।

सरकार के निकायों ने भी नैनोटेक्नोलॉजी के अनुसंधान और विकास को बढ़ावा देने के लिए कदम उठाए, जैसे कि अमेरिका में नेशनल नैनोटेक्नोलॉजी इनिशिएटिव के साथ, जिसने नैनोटेक्नोलॉजी की एक आकार-आधारित परिभाषा को औपचारिक रूप दिया और नैनोस्केल और यूरोप में यूरोपीय फ्रेमवर्क के माध्यम से अनुसंधान के लिए धन की स्थापना की और अनुसंधान और तकनीकी विकास के लिए कार्यक्रम किए।

2000 के दशक के मध्य तक नए और गंभीर वैज्ञानिक ध्यान पनपने लगे। परियोजनाएं नैनो-टेक्नोलॉजी रोडमैप का निर्माण करने के लिए उभरीं, जो केंद्र पर परमाणु रूप से सटीक हेरफेर करती हैं और मौजूदा और अनुमानित क्षमताओं, लक्ष्यों और अनुप्रयोगों पर चर्चा करती हैं।

2006 में, कोरिया एडवांस्ड इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (KAIST) और नेशनल नैनो फैब सेंटर के कोरियाई शोधकर्ताओं की एक टीम ने दुनिया के सबसे छोटे नैनो डिवाइस को (3nm MOSFET) विकसित किया। यह गेट-ऑल-अराउंड (GAA) FinFET तकनीक पर आधारित था।

साठ से अधिक देशों ने 2001 और 2004 के बीच नैनो अनुसंधान और विकास (R & D) सरकारी कार्यक्रमों का निर्माण किया। संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और जर्मनी में स्थित निगमों से आने वाले अधिकांश धनराशि के साथ सरकारी वित्तपोषण नैनोटेक्नोलॉजी अनुसंधान और विकास पर कॉर्पोरेट खर्च से अधिक था। 1970 और 2011 के बीच नैनोटेक्नोलॉजी आरएंडडी पर सबसे अधिक बौद्धिक पेटेंट दायर करने वाले शीर्ष पांच संगठन थे सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स (2,578 प्रथम पेटेंट), निप्पॉन स्टील (1,490 प्रथम पेटेंट), आईबीएम (1,360 प्रथम पेटेंट), तोशिबा (1,298 प्रथम पेटेंट), और कैनन (1,162 पहले पेटेंट)। 1970 और 2012 के बीच नैनोटेक्नोलॉजी अनुसंधान पर सबसे अधिक वैज्ञानिक शोधपत्र प्रकाशित करने वाले शीर्ष पांच संगठन थे- चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज, रशियन एकेडमी ऑफ साइंसेज, सेंटर नेशनल डे ला रीचार्च साइंटिफिक, यूनिवर्सिटी ऑफ टोक्यो और ओसाका यूनिवर्सिटी।

नैनो टेक्नोलॉजी के अनुप्रयोग

नैनोटेक्नोलॉजी के अनुप्रयोगों यानि “Applications of Nanotechnology” का अर्थ है नैनोटेक उत्पादों का व्यावसायीकरण, हालांकि अधिकांश अनुप्रयोग निष्क्रिय नैनोमेट्रिक्स के थोक उपयोग तक सीमित हैं। अगले कई दशकों में, नैनोटेक्नोलॉजी के अनुप्रयोगों में बहुत अधिक क्षमता वाले कंप्यूटर, विभिन्न प्रकार की सक्रिय सामग्री और सेलुलर-स्केल बायोमेडिकल डिवाइस शामिल होंगे। नैनोटेक्नोलॉजी के कुछ एप्लिकेशन नीचे दिए गए हैं।

1. ऊर्जा में नैनो तकनीक

ऊर्जा में नैनो प्रौद्योगिकी ऊर्जा के उत्पादन और भंडारण के लिए अधिक कुशल और टिकाऊ प्रौद्योगिकियों का विकास है। राइस यूनिवर्सिटी के डॉ. वेड एडम्स कहते हैं, “अगले 50 वर्षों में ऊर्जा मानवता के सामने सबसे अधिक दबाव वाली समस्या होगी और नैनोटेक्नोलॉजी में इस मुद्दे को हल करने की क्षमता है “। विज्ञान और इंजीनियरिंग के क्षेत्रों में लोग पहले से ही उपभोक्ता उत्पादों के विकास के लिए नैनो तकनीक के उपयोग के तरीके विकसित करना शुरू कर चुके हैं। इन उत्पादों के डिजाइन से पहले से देखे गए लाभ प्रकाश और हीटिंग की बढ़ी हुई दक्षता, विद्युत भंडारण क्षमता में वृद्धि, और ऊर्जा के उपयोग से प्रदूषण की मात्रा में कमी हैं।

नैनोफैब्रिकेशन, नैनोस्केल पर उपकरणों को डिजाइन करने और बनाने की प्रक्रिया नैनो-ऊर्जा से संबंधित एक महत्वपूर्ण उप-क्षेत्र है। यह 100nm यानि 100 नैनोमीटर से छोटे उपकरण बनाने की क्षमता है। यह तकनीक ऊर्जा को पकड़ने, संग्रहीत करने और स्थानांतरित करने के नए तरीकों के विकास के लिए कई दरवाजे खोलती है। कुछ अन्य उदाहरण लिथियम-सल्फर आधारित उच्च-प्रदर्शन बैटरियों, सिलिकॉन-आधारित नैनो अर्धचालक, सौर कोशिकाओं में नैनोमीटर, नैनोपार्टिकल फ़्यूल एडिटिव्स हैं।

ऊर्जा में नैनोमीटर मैटेरियल्स ईंधन की ऊर्जा दक्षता को कई तरीकों से बढ़ा सकती है, लेकिन उनके उपयोग का एक दोष है, जोकि पर्यावरण पर नैनोकणों का प्रभाव है। ईंधन में सेरियम ऑक्साइड नैनोपार्टिकल एडिटिव्स के साथ पर्यावरण में विषाक्त कणों को बढ़ सकते हैं। तो यह निर्धारित करने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है कि क्या कृत्रिम नैनोकणों के अलावा ईंधन में दहन के कारण जहरीले कण उत्सर्जन की शुद्ध मात्रा घट जाती है या नहीं।

2. कार्बन नैनोट्यूब

कार्बन नैनोट्यूब (CNT) ग्राफीन (जाली) की एक या अधिक परतों के सिलेंडर होते हैं। एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (SWNTs) और बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (MWNTs) के व्यास क्रमशः 0.8 से 2nm और 5 से 20nm हैं, हालांकि MWNT व्यास 100nm भी हो सकते हैं। CNT की लंबाई 100nm से कम से 0.5m तक होती है।

कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग ऊर्जा भंडारण, डिवाइस मॉडलिंग, मोटर वाहन भागों, नाव के पतवार, खेल के सामान, पानी के फिल्टर, पतली-फिल्म इलेक्ट्रॉनिक्स, कोटिंग्स, एक्ट्यूएटर, और विद्युत चुम्बकीय ढाल में किया जाता है।

3. नैनोबायोटेक्नोलॉजी

नैनोबायोटेक्नोलॉजी, बायोनैक्नोलॉजी और नैनोबायोलॉजी, नैनोटेक्नोलॉजी और बायोलॉजी के हिस्से हैं। बायोनैक्नोलॉजिकल और नैनोबायोटेक्नोलॉजी हाल ही में उभरा है जो विभिन्न संबंधित तकनीकों के लिए व्यापक शर्तों के रूप में कार्य करता है। जीव विज्ञान के लिए यह तकनीकी दृष्टिकोण वैज्ञानिकों को जैविक अनुसंधान के लिए इस्तेमाल की जाने वाली प्रणालियों की कल्पना करने और बनाने की अनुमति देता है। जैविक रूप से प्रेरित नैनोटेक्नोलॉजी जैविक प्रणालियों का उपयोग उन प्रौद्योगिकियों के लिए प्रेरणा के रूप में करती है जो अभी तक नहीं बनी हैं। हालाँकि, नैनोटेक्नोलॉजी और बायोटेक्नोलॉजी के साथ-साथ बायोनैक्नोलॉजी में भी इससे जुड़े कई संभावित नैतिक मुद्दे हैं।

4. नैनो दवा(Nanomedicine)

नैनोमेडिसिन नैनोमीटर सामग्री और जैविक उपकरणों के मेडिकल अनुप्रयोगों से लेकर नैनोइलेक्ट्रॉनिक बायोसेंसर तक, और यहां तक कि जैविक मशीनों जैसे आणविक नैनो तकनीक के संभावित भविष्य के अनुप्रयोगों तक, इस प्रकार नैनोमेडिसिन नैनोटेक्नोलॉजी का चिकित्सा अनुप्रयोग है। हालांकि, नैनोस्केल सामग्री के विषाक्तता और पर्यावरणीय प्रभाव से संबंधित मुद्दों को समझना नैनोमेडिसिन के लिए प्रमुख समस्याएं हैं।

5. पर्यावरणीय स्थिरता को बढ़ाने के लिए नैनो प्रौद्योगिकी

पर्यावरणीय स्थिरता को बढ़ाने के लिए नैनो तकनीक उपयोगी हो सकती है, जिसका अर्थ है स्थिरता को बढ़ाने के लिए नैनो प्रौद्योगिकी के उत्पादों का उपयोग। इसमें ग्रीन नैनो-उत्पाद बनाना और स्थिरता के समर्थन में नैनो-उत्पादों का उपयोग करना शामिल है। ग्रीन नैनोटेक्नोलॉजी को स्वच्छ प्रौद्योगिकियों के विकास के रूप में वर्णित किया गया है जिसका अर्थ है कि नैनो-उत्पादों के निर्माण और उपयोग से जुड़े संभावित पर्यावरणीय और मानव स्वास्थ्य जोखिमों को कम करना और नए नैनो-उत्पादों के साथ मौजूदा उत्पादों के प्रतिस्थापन को प्रोत्साहित करना जो कि पूरे जीवन चक्र पर्यावरण के अनुकूल रहे।

6. उद्योगों में नैनो प्रौद्योगिकी

नैनोटेक्नोलॉजी को इस सदी में प्रौद्योगिकी और व्यवसाय का मुख्य चालक होने का अनुमान है और समाज के सभी पहलुओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव के साथ उच्च प्रदर्शन सामग्री, बुद्धिमान प्रणालियों और नए उत्पादन के तरीकों का भी अनुमान है। नैनोटेक्नोलॉजी उपभोक्ता वस्तुओं के क्षेत्र को प्रभावित कर रही है, इसमें कई तरह के आइटम और उत्पाद शामिल हैं जो नैनोमैटिरियल्स से बने हैं और जो लोग इन उत्पादों का उपयोग करते हैं वास्तव मे वे जानते भी नहीं कि इसमें नैनोपार्टिकल्स हैं। कुछ उदाहरण हैं – आसानी से साफ करने से लेकर खरोंच प्रतिरोधी तक के उपन्यास कार्यों वाले उत्पाद।

कुछ उदाहरण निम्न हैं; इसने कार बंपर को हल्का करना, कपड़ों को अधिक दाग से बचाना, सनस्क्रीन अधिक विकिरण-प्रतिरोधी है, सिंथेटिक हड्डियां अधिक मजबूत हैं, सेल फोन की स्क्रीन हल्के वजन की हैं, लम्बे समय तक शैल्फ लाइफ के लिए कांच की पैकेजिंग, और विभिन्न खेलों के लिए ज्यादा टिकाऊ वाली गेंदें। नैनोटेक का उपयोग करते हुए, मध्य अवधि के आधुनिक वस्त्र “स्मार्ट” बन जाएगा, एम्बेडेड “पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स” के माध्यम से, इस तरह के उपन्यास उत्पादों में विशेष रूप से सौंदर्य प्रसाधन के क्षेत्र में एक आशाजनक क्षमता है, और भारी उद्योग में कई संभावित अनुप्रयोग हैं।

7. युद्ध में नैनो तकनीक

युद्ध में नैनो तकनीक, नैनोसाइंस और तकनीक की एक शाखा है जिसमें आणविक प्रणालियों को नैनो-स्केल (1-100nm) फिट करने के लिए डिज़ाइन, उत्पादन और बनाया जाता है। इस तरह की तकनीक के अनुप्रयोग ने, विशेष रूप से युद्ध और रक्षा के क्षेत्र में, हथियारीकरण के संदर्भ में भविष्य के अनुसंधान के लिए मार्ग प्रशस्त किया है।

नैनोटेक्नोलॉजी का उपयोग करके युद्ध में उन्नति ने ऐसे नैनो-हथियारों के वर्गीकृत विकास को वर्गीकृत करने के लिए प्रेरित किया है जिनमे छोटे रोबोट मशीन, हाइपर-रिएक्टिव विस्फोटक और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सुपर-मटेरियल शामिल हैं। इस तकनीकी विकास के साथ, इन प्रभावों का मुकाबला करने के लिए संबंधित जोखिमों और नतीजों के निहितार्थ, साथ ही विनियमन भी सामने आए हैं। ये प्रभाव वैश्विक सुरक्षा, समाज की सुरक्षा और पर्यावरण से संबंधित मुद्दों को जन्म देते हैं। इसके उपयोग के संभावित लाभों या खतरों के कारण, नैनो-विज्ञान के गतिशील विकास और विकास को बनाए रखने के लिए विधान की निरंतर निगरानी करने की आवश्यकता हो सकती है। विनियमन के माध्यम से इस तरह के प्रभावों की धारणा, युद्ध में रक्षा संबंधी नैनो प्रौद्योगिकी को लागू करने के ‘अपरिवर्तनीय नुकसान’ को रोक देगी।

युद्ध में नैनो तकनीक के विषय मे अधिक पढ़ें: युद्ध में नैनो तकनीक

8. नैनो इलेक्ट्रॉनिक्स

नैनोइलेक्ट्रॉनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में नैनो प्रौद्योगिकी के उपयोग को संदर्भित करता है। इस शब्द में विभिन्न प्रकार के उपकरणों और सामग्रियों को शामिल किया गया है, जिनमें आम विशेषता यह है कि वे इतने छोटे हैं कि अंतर-परमाणु संपर्क और क्वांटम यांत्रिक गुणों का बड़े पैमाने पर अध्ययन करने की आवश्यकता है। इनमें से कुछ उम्मीदवारों में शामिल हैं: हाइब्रिड आणविक/अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स, एक-आयामी नैनोट्यूब/नैनोवायर (जैसे सिलिकॉन नैनोवायर या कार्बन नैनोट्यूब) या उन्नत आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स।

नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में 1nm और 100nm के बीच आकार सीमा के साथ महत्वपूर्ण आयाम हैं। हाल ही में सिलिकॉन MOSFET (धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर, या MOS ट्रांजिस्टर) प्रौद्योगिकी पीढ़ी पहले से ही इस शासन के भीतर हैं, जिसमें 22 नैनोमीटर CMOS (पूरक MOS) नोड्स और 14nm , 10nm और 7nm FinFET (अंतिम क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर) को शामिल करना शामिल है। नैनोइलेक्ट्रॉनिक कभी-कभी एक विघटनकारी तकनीक के रूप में माना जाता है क्योंकि वर्तमान उपकरण पारंपरिक ट्रांजिस्टर से काफी अलग हैं।

नैनो प्रौद्योगिकी के प्रभाव और मुद्दे

नैनोटॉक्सिकोलॉजी रिसर्च कहती है, नैनोटेक्नोलॉजी एक बेहतरीन तकनीक है, लेकिन इसके कई मुद्दे और प्रभाव भी हैं, जो इंडस्ट्रियल-स्केल मैन्युफैक्चरिंग और नैनोमैटिरियल्स के इस्तेमाल से मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण पर बुरा असर डालेंगे। इन कारणों से, कुछ समूह इस बात की वकालत करते हैं कि नैनोटेक्नॉलॉजी को सरकारों द्वारा विनियमित किया जाना चाहिए, जबकि अन्य कहते हैं कि अतिरंजना वैज्ञानिक अनुसंधान और लाभप्रद नवाचारों के विकास को बढ़ावा देगी। सार्वजनिक स्वास्थ्य अनुसंधान एजेंसियां, जैसे कि नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ, सक्रिय रूप से नैनोकणों से होने वाले संभावित स्वास्थ्य प्रभावों पर शोध कर रही हैं।

शोधकर्ताओं ने पता लगाया है कि पैरों की गंध को कम करने के लिए मोजे में इस्तेमाल किए जाने वाले बैक्टीरियोस्टेटिक सिल्वर नैनोपार्टिकल्स मोजे धोते समय धुल जाते हैं और फिर अपशिष्ट जल की धारा में बह जाते हैं, ये नैनोपार्टिकल्स उन बैक्टीरिया को नष्ट कर सकता है जो प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र, खेतों और अपशिष्ट उपचार प्रक्रियाओं के महत्वपूर्ण घटक हैं। एक अखबार के लेख में बताया गया है कि एक पेंट फैक्टरी में काम करने वालों को फेफड़ों की गंभीर बीमारी हो गई और उनके फेफड़ों में नैनोपार्टिकल्स पाए गए।

सेंटर फॉर नैनोटेक्नोलॉजी इन सोसाइटी द्वारा US और UK में जोखिम धारणा पर सार्वजनिक विचार-विमर्श में पाया गया कि प्रतिभागियों को स्वास्थ्य अनुप्रयोगों की तुलना में ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए नैनोटेक्नोलोजी के बारे में अधिक सकारात्मक थे, स्वास्थ्य अनुप्रयोगों के साथ नैतिक और नैतिक कठिनाइयों जैसे लागत और उपलब्धता को बढ़ाना। भोजन में इंजीनियर नैनोकणों से कई प्रकार की जटिलताएं हो सकती हैं।

वुड्रो विल्सन सेंटर की उभरती नैनोटेक्नोलोजीज डेविड रेजेस्की की परियोजना, ने गवाही दी है कि सफल व्यावसायीकरण पर्याप्त निरीक्षण, जोखिम अनुसंधान रणनीति और सार्वजनिक जुड़ाव पर निर्भर करता है। बर्कले, कैलिफोर्निया वर्तमान में संयुक्त राज्य अमेरिका का एकमात्र शहर है जो नैनो प्रौद्योगिकी को विनियमित करता है; 2008 में कैम्ब्रिज, मैसाचुसेट्स ने एक समान कानून लागू करने पर विचार किया, लेकिन अंततः इसे अस्वीकार कर दिया।

एयरबोर्न नैनोकणों और नैनोफिबर्स को साँस लेने से कई फुफ्फुसीय रोग हो सकते हैं, उदाहरण- फाइब्रोसिस। यूसीएलए के स्कूल ऑफ पब्लिक हेल्थ ने नैनो-टाइटेनियम डाइऑक्साइड का सेवन करने वाले लैब चूहों को डीएनए और गुणसूत्र क्षति को “मानव, कैंसर, हृदय रोग, तंत्रिका संबंधी रोग और उम्र बढ़ने के सभी बड़े हत्यारों से जुड़े” एक डिग्री तक दिखाया।

नेचर नैनोटेक्नोलॉजी में प्रकाशित एक हाल ही के अध्ययन से पता चलता है कि कार्बन नैनोट्यूब के कुछ रूप एस्बेस्टस की तरह हानिकारक हो सकते हैं यदि पर्याप्त मात्रा में साँस द्वारा अंदर जाए। स्कॉटलैंड के एडिनबर्ग में इंस्टीट्यूट ऑफ ऑक्यूपेशनल मेडिसिन के एंथनी सीटॉन, जिन्होंने कार्बन नैनोट्यूब पर लेख में योगदान दिया था, ने कहा कि “हम जानते हैं कि उनमें से कुछ में संभवतः मेसोथेलियोमा पैदा करने की क्षमता है। इसलिए उन प्रकार की सामग्रियों को बहुत सावधानी से संभाला जाना चाहिए”।

हितधारक नैनोकणों और नैनोट्यूब की पर्यावरण मे आने से जुड़े जोखिमों का आकलन और नियंत्रण करने के लिए एक नियामक ढांचे की कमी से चिंतित हैं, जिन्होंने बोवाइन स्पॉन्गॉर्मॉर्म एन्सेफेलोपैथी (पागल गाय रोग), थैलिडोमाइड, आनुवंशिक रूप से संशोधित भोजन, परमाणु ऊर्जा, प्रजनन प्रौद्योगिकियों के साथ समानताएं, जैव प्रौद्योगिकी, और एस्बेस्टॉसिस जैसी समस्यांओं को सामने लाई हैं। वुड्रो विल्सन सेंटर के इमर्जिंग नैनोटेक्नोलोजीज के प्रोजेक्ट के मुख्य विज्ञान सलाहकार डॉ. एंड्रयू मेनार्ड ने निष्कर्ष निकाला है कि मानव स्वास्थ्य और सुरक्षा अनुसंधान के लिए पर्याप्त धन की कमी है, और परिणामस्वरूप वर्तमान में नैनोकणों से मानव, स्वास्थ्य और सुरक्षा जोखिमों से संबंधित सीमित समझ रखता है। परिणामस्वरूप, कुछ शिक्षाविदों ने नैनो तकनीक के कुछ रूपों के संबंध में विलंबित विपणन अनुमोदन, उन्नत लेबलिंग और अतिरिक्त सुरक्षा डेटा विकास आवश्यकताओं के साथ, एहतियाती सिद्धांत के सख्त आवेदन का आह्वान किया है।

रॉयल सोसाइटी की रिपोर्ट ने निपटान, विनाश और पुनर्चक्रण के दौरान नैनोकणों या नैनोट्यूब के निकलने के जोखिम की पहचान की, और सिफारिश की कि, “विस्तारित उत्पादक उत्तरदायित्व व्यवस्थाओं के अंतर्गत आने वाले उत्पादों के निर्माताओं को प्रक्रियाओं को प्रकाशित करना चाहिए जिसमें बताया गया है कि इन सामग्रियों को संभावित मानव और पर्यावरणीय जोखिम को कम करने के लिए कैसे प्रबंधित किया जाएगा “।

सेंटर फॉर नैनोटेक्नोलॉजी इन सोसाइटी ने पाया है कि लोग नैनो-प्रौद्योगिकी पर अलग-अलग प्रतिक्रिया देते हैं, आवेदन के आधार पर – सार्वजनिक विचार-विमर्श में प्रतिभागियों ने स्वास्थ्य अनुप्रयोगों की तुलना में ऊर्जा के अनुप्रयोगों के लिए नैनोटेक्नोलॉजीज के बारे में अधिक सकारात्मक दिखाई है – यह सुझाव देते हुए कि नैनो नियमों के लिए कोई भी सार्वजनिक कॉल प्रौद्योगिकी क्षेत्र द्वारा भिन्न हो सकती है।

निष्कर्ष

नैनो-तकनीक कई नई सामग्रियों और उपकरणों का निर्माण करने में सक्षम हो सकती है, जिसमें अनुप्रयोगों की एक विशाल श्रृंखला, जैसे कि नैनोमेडिसिन, नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स, बायोमैटेरियल्स ऊर्जा उत्पादन और उपभोक्ता उत्पाद शामिल हैं। दूसरी ओर नैनोटेक्नोलॉजी किसी भी नई तकनीक के समान ही कई मुद्दों को उठाती है, जिसमें नैनोमटेरियल्स के विषाक्तता और पर्यावरणीय प्रभाव और वैश्विक अर्थशास्त्र पर उनके संभावित प्रभावों के साथ-साथ विभिन्न प्रलय के दिनों के बारे में अटकलें शामिल हैं। इन चिंताओं ने वकालत समूहों और सरकारों के बीच एक बहस को जन्म दिया है कि क्या नैनो तकनीक के विशेष विनियमन को वारंट किया गया है। वर्तमान में वैज्ञानिक नैनो-प्रौद्योगिकी के भविष्य के प्रभावों पर बहस कर रहे हैं, उन्हें नैनो-टेक्नोलॉजी में सुधार के लिए काम करना होगा।

नैनोटेक्नोलॉजी के नियमन के लिए कौन जिम्मेदार है, इस बारे में भी एक महत्वपूर्ण बहस है। कुछ नियामक एजेंसियां वर्तमान में कुछ नैनो उत्पादों और प्रक्रियाओं (डिग्री को अलग-अलग करने के लिए) को कवर करती हैं – मौजूदा नियमों के लिए “नैनो-टेक्नोलॉजी पर” बोलकर – इन शासन में स्पष्ट अंतराल हैं।

नैनोटेक्नोलोजी के मुद्दों और प्रभावों को दूर करने के लिए वैज्ञानिकों के सामने कई चुनौतियां हैं। नैनो तकनीक को अपनी पूर्ण क्षमता तक ले जाने के लिए उन्हें अभी भी बहुत अधिक शोध और विकास की आवश्यकता है। हालाँकि, अगर पिछली प्रगति के लिए कुछ भी करना है तो हमें नहीं लगता कि हम इतने दूर हैं क्योंकि नैनो टेक्नोलॉजी कई आधुनिक चिकित्सा और तकनीकी मुद्दों के ठोस समाधान की तरह है। यह आपको आश्चर्यचकित करता है कि वे भविष्य में दैनिक जीवन में कितने प्रमुख होंगे।

अमेज़न और फ्लिपकार्ट पर उपलब्ध इस पुस्तक से नैनोटेक्नोलॉजी की गहन समझ प्राप्त करें।

Amazon

Flipkart

NotionPress

नैनोटेक्नोलोजी विषय में आपके क्या विचार हैं नीचे कमेंट बॉक्स में हमें कमेंट करके जरूर बताएं। और इस लेख को अपने दोस्तों को शेयर जरूर करें। धन्यवाद।

स्त्रोत

Poole Jr, C. P., & Owens, F. J. (2003). Introduction to nanotechnology. John Wiley & Sons.
nano.gov. (n.d.). What is Nanotechnology? | Nano. Retrieved October 5, 2020, from https://www.nano.gov/nanotech-101/what/definition
Ferrari, M. (2005). Cancer nanotechnology: opportunities and challenges. Nature reviews cancer, 5(3), 161-171.
Maynard, A. D., Aitken, R. J., Butz, T., Colvin, V., Donaldson, K., Oberdörster, G., ... & Tinkle, S. S. (2006). Safe handling of nanotechnology. Nature, 444(7117), 267-269.
Drexler, K. Eric (1992). Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation. New York: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-57547-4.
Sze, Simon M. (2002). Semiconductor Devices: Physics and Technology (PDF) (2nd ed.). Wiley. p. 4. ISBN 0-471-33372-7.
Pasa, André Avelino (2010). "Chapter 13: Metal Nanolayer-Base Transistor". Handbook of Nanophysics: Nanoelectronics and Nanophotonics. CRC Press. pp. 13–1, 13–4. ISBN 9781420075519.
Wolfram, Stephen (2002). A New Kind of Science. Wolfram Media, Inc. p. 1193. ISBN 978-1-57955-008-0.
Monthioux, Marc; Kuznetsov, V (2006). "Who should be given the credit for the discovery of carbon nanotubes?" (PDF). Carbon. 44 (9): 1621–1623. DOI:10.1016/j.carbon.2006.03.019.
"Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties". Royal Society and Royal Academy of Engineering. July 2004. Archived from the original on 26 May 2011. Accessed 07 Oct 2020.
"Nanotechnology Information Center: Properties, Applications, Research, and Safety Guidelines". American Elements. Archived from the original on 26 December 2014. Accessed 07 Oct 2020.
"NASA Draft Nanotechnology Roadmap" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2013-01-22.
World Intellectual Property Report: Breakthrough Innovation and Economic Growth (PDF). World Intellectual Property Organization. 2015. pp. 112–4. Accessed 07 Oct 2020.
"Analysis: This is the first publicly available online inventory of nanotechnology-based consumer products". The Project on Emerging Nanotechnologies. 2008. Archived from the original on 5 May 2011. Accessed 07 Oct 2020.
Kurtoglu M. E.; Longenbach T.; Reddington P.; Gogotsi Y. (2011). "Effect of Calcination Temperature and Environment on Photocatalytic and Mechanical Properties of Ultrathin Sol-Gel Titanium Dioxide Films". Journal of the American Ceramic Society. 94 (4): 1101–1108. DOI:10.1111/j.1551-2916.2010.04218.x.
"Nanotechnology Consumer Products". nnin.org. 2010. Archived from the original on January 19, 2012. Retrieved November 23, 2011.
Mayer, B.; Janker, L.; Loitsch, B.; Treu, J.; Kostenbader, T.; Lichtmannecker, S.; Reichert, T.; Morkötter, S.; Kaniber, M.; Abstreiter, G.; Gies, C.; Koblmüller, G.; Finley, J. J. (2015). "Monolithically Integrated High-β Nanowire Lasers on Silicon". Nano Letters. 16 (1): 152–156. Bibcode:2016NanoL..16..152M. DOI:10.1021/acs.nanolett.5b03404. PMID 26618638.
"CDC – Nanotechnology – NIOSH Workplace Safety and Health Topic". National Institute for Occupational Safety and Health. June 15, 2012. Archived from the original on September 4, 2015. Accessed 07 Oct 2020.
Murray R.G.E. (1993) Advances in Bacterial Paracrystalline Surface Layers. T. J. Beveridge, S. F. Koval (Eds.). Plenum Press. ISBN 978-0-306-44582-8. pp. 3–9.
Harthorn, Barbara Herr (January 23, 2009) "People in the US and the UK show strong similarities in their attitudes toward nanotechnologies" Archived 2011-08-23 at the Wayback Machine. Nanotechnology Today.
Testimony of David Rejeski for U.S. Senate Committee on Commerce, Science and Transportation Archived 2008-04-08 at the Wayback Machine Project on Emerging Nanotechnologies. Accessed 07 Oct 2020.

DelVecchio, Rick (November 24, 2006) Berkeley considering need for nanosafety Archived 2008-04-09 at the Wayback Machine. sfgate.com
Bray, Hiawatha (January 26, 2007) Cambridge considers nanotech curbs – City may mimic Berkeley bylaws Archived 2008-05-11 at the Wayback Machine. boston.com
Recommendations for a Municipal Health & Safety Policy for Nanomaterials: A Report to the Cambridge City Manager Archived 2011-07-14 at the Wayback Machine. nanolawreport.com. July 2008.
Byrne, J. D.; Baugh, J. A. (2008). "The significance of nano particles in particle-induced pulmonary fibrosis". McGill Journal of Medicine: MJM: An International Forum for the Advancement of Medical Sciences by Students. 11 (1): 43–50. PMC 2322933. PMID 18523535.
Elder, A. (2006). Tiny Inhaled Particles Take Easy Route from Nose to Brain. urmc.rochester.edu Archived September 21, 2006, at the Wayback Machine
Jonaitis, TS; Card, JW; Magnuson, B (2010). "Concerns regarding nano-sized titanium dioxide dermal penetration and toxicity study". Toxicology Letters. 192 (2): 268–9. DOI:10.1016/j.toxlet.2009.10.007. PMID 19836437.
Schneider, Andrew (March 24, 2010) "Amid Nanotech's Dazzling Promise, Health Risks Grow" Archived 2010-03-26 at the Wayback Machine. AOL News
Paul, J. & Lyons, K. (2008). "Nanotechnology: The Next Challenge for Organics" (PDF). Journal of Organic Systems. 3: 3–22. Archived (PDF) from the original on 2011-07-18.
Smith, Rebecca (August 19, 2009). "Nanoparticles used in paint could kill, research suggests". Telegraph. London. Archived from the original on March 15, 2010. Accessed 07 Oct 2020.
Kevin Rollins (Nems Mems Works, LLC). "Nanobiotechnology Regulation: A Proposal for Self-Regulation with Limited Oversight". Volume 6 – Issue 2. Archived from the original on 14 July 2011. Accessed 07 Oct 2020.
Bowman D, Hodge G (2006). "Nanotechnology: Mapping the Wild Regulatory Frontier". Futures. 38 (9): 1060–1073. DOI:10.1016/j.futures.2006.02.017.
Davies, J. C. (2008). Nanotechnology Oversight: An Agenda for the Next Administration Archived 2008-11-20 at the Wayback Machine.
Rowe, G. (2005). "Difficulties in evaluating public engagement initiatives: Reflections on an evaluation of the UK GM Nation? Public debate about transgenic crops". Public Understanding of Science (Submitted manuscript). 14 (4): 331–352. DOI:10.1177/0963662505056611. S2CID 144572555.
Maynard, A.Testimony by Dr. Andrew Maynard for the U.S. House Committee on Science and Technology. (2008-4-16). Retrieved on 2008-11-24. Archived May 29, 2008, at the Wayback Machine
Thomas Faunce; Katherine Murray; Hitoshi Nasu & Diana Bowman (24 July 2008). "Sunscreen Safety: The Precautionary Principle, The Australian Therapeutic Goods Administration and Nanoparticles in Sunscreens" (PDF). Springer Science + Business Media B.V. Accessed 07 Oct 2020.
Paul, D. R., & Robeson, L. M. (2008). Polymer nanotechnology: nanocomposites. Polymer, 49(15), 3187-3204.
DeRosa, M. C., Monreal, C., Schnitzer, M., Walsh, R., & Sultan, Y. (2010). Nanotechnology in fertilizers. Nature nanotechnology, 5(2), 91-91.
Sanchez, F., & Sobolev, K. (2010). Nanotechnology in concrete–a review. Construction and building materials, 24(11), 2060-2071.