நானோ அறிவியலில் வியக்கதக்க கண்டுபிடிப்பான கிராபைனை பற்றி நாம் ஏற்கனவே நன்கு அறிவோம். தண்ணீரைச் சுத்திகரிக்கும் வடிகட்டியாக, தலைமுடியை வண்ணமிடப் பயன்படும் சாயங்களாக, மிக வலிமையான பொருட்களை உற்பத்தி செய்ய எனப் பல வகைகளில் கிராபைன் பயன்பட்டு வருகிறது. நடைமுறையில் கிராஃபைன்களை (graphene) உற்பத்தி செய்யும் அறிவியல் செயல்முறை மிகவும் செலவு பிடித்தது. ஆனால், தற்பொழுது பாக்டீரியாக்களின் உதவியோடு அவற்றை மிக எளிய முறையில் உற்பத்தி செய்ய முடியும் என அறிவியல் அறிஞர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர்.

உயிர்வளியேற்றப்பட்ட வன்கரிகளோடு (oxidised graphite) செவனல்லா ஊனாய்டென்சஸ் (Shewanella oneidensis) எனும் பாக்டீரியாவை சேர்க்கும்போது, பாக்டீரியாக்கள் வேதிச்செயல்களில் ஈடுபடுகின்றன. வன்கரியிலுள்ள பெரும்பாலான உயிர்வளிப்பொருட்களை அவை நீக்கிவிடுவதன் மூலம் மின் மற்றும் வெப்ப ஆற்றலைக் கடத்தக்கூடிய கிராபைன்களை அவை உருவாக்குகின்றன. தற்பொழுது நடைமுறையில் இருக்கும் தொழில்நுட்பங்களை பயன்படுத்தி கிராஃபைன்களை உற்பத்தி செய்வதைக் காட்டிலும் இம்முறை சிக்கனமானதாகவும், வேகமானதாகவும், சூழலிசைவு கொண்டதாகவும் இருக்கின்றது.

grapheneஇந்த புதிய வேதிச்செயல்முறையின் மூலம், பல்வேறு அளவீடுகளில் (sort of scale) கிராபைன்களை நாம் உருவாக்க முடியும். கிராபைன்களோடு சில வேதிப்பொருட்களை சேர்ப்பதன் மூலம் வலிமையான , நெகிழ்வுத் தன்மைமிக்க, வெப்ப மற்றும் மின்னாற்றலைக் கடத்தக்கூடிய பொருட்களை நாம் உற்பத்தி செய்ய முடியும். அவை அடுத்த தலைமுறை கணிப்பொறிகளை வடிவமைக்கவும் மருத்துவக் கருவிகளை வடிவமைக்கவும் நமக்கு உதவும்.

 “அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகளை அன்றாட நடைமுறைப் பயன்பாட்டிற்கு கொண்டு வருவதற்கு நாம் அதிகத் தொகையை செலவழிக்க வேண்டியிருக்கும்” என நியூயார்க்கில் உள்ள இராச்செஸ்டர் (Rochester) பல்கலைக்கழக உயிரியலாளர் ஆன்னி மயர் (Anne Meyer) குறிப்பிடுகிறார். இவர்தாம் இவ்வாய்வினை மேற்கொண்ட குழுவின் முக்கிய ஆய்வாளர்.

”பெருத்த அளவில் கிராஃபைன்களை உற்பத்தி செய்வது சற்று சவாலானதாகவே இருந்து வந்தது. ஏனெனில் அவ்வாறு உற்பத்தி செய்யப்படும் பொருட்கள் எதிர்பார்த்ததை விட சற்று தடிமனாகவும், குறைதூய்மைப் பண்போடுமே உற்பத்தி செய்யப்பட்டன. இந்நிலையில் தான் நமது இந்தப் புதிய தொழில்நுட்பத்தின் வருகை அமைந்துள்ளது” என்கிறார் அவர்.

பாக்டீரியாக்களைக் கொண்டு புதிய தொழில்நுட்பத்தில் தயாரிக்கப்படும் கிராபைன்களானது, ஏற்கனவே வேதிமுறைகளில் தயாரிக்கப்படும் கிராபைன்களை விட தடிமன் குறைவாகவும், வலிமையானதாகவும் நீடித்து நிலைக்கக்கூடியதாகவும் இருப்பதாக, மயரும் அவர்தம் ஆய்வுக்குழுவும் கண்டறிந்துள்ளனர்.

இந்த அறிவியல் தொழில்நுட்பம்,பாக்டீரியாவின் மூலம் கிராபைன் தயாரித்தல் எனும் புதிய தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் என்னென்ன வகையான கிராபைன்களையெல்லாம் உருவாக்க சாத்தியப்படுமோ அவற்றையெல்லாம், சிக்கன செலவின முறையில் உற்பத்தி செய்வதற்கான வாய்ப்புகளை திறந்துவிட்டிருக்கின்றது. இவ்வகை கிராபைன்களைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படும் புலவிளைவு திரிதடய உயிர் உணர்விகள் (field-effect transistor (FET) biosensors) நுண் துகள்களை குறிப்பாக, மருத்துவத்துறையில் உயிர்மூலக்கூறுகளை கண்டறிவதில் இவை அதிகம் பயன்படப் போகின்றன. நீரிழிவு நோயியலில் சர்க்கரையின் அளவை கண்காணிக்கப் பயன்படும் உயிர் உணரி செயல்முறை இதற்கு ஒரு சிறந்த எடுத்துக்காட்டாகும்.

பாக்டீரியாக்களின் மூலம் உற்பத்திச் செய்யப்படும் கிராபைன்களில், சில வகை ஆக்ஸிஜன் தொகுதிகள் காணப்படுகின்றன. இந்த ஆக்ஸிஜன் தொகுதிகள் (oxygen groups) உடலிலுள்ள உயிர் மூலக்கூறுகளோடு எளிதில் வினைபுரியும் தன்மை கொண்டவை. இதுதான் புலவிளைவு திரிதடய உயிர் உணரிகள் செயல்படுவதற்கான அடிப்படை விதி. உயிர் மூலக்கூறுகள் உயிர் உணரிகளில் உள்ள வினைத்தொகுதிகளோடு பிணையாதபோது பூர்த்தி செய்யப்படாமல் இருந்த மின்சுற்று, அவை வினைபுரியும்போது, புலவிளைவு திரிதடயத்தில் ஒரு முழு மின்சுற்று பூர்த்தி செய்யப்பட்டு மின்சாரம் கடத்தப்படுகிறது. மின்சுற்றில் தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் அளவை கணக்கிடுவதன் மூலம் வினைபுரிந்த உயிர் மூலக்கூறுகளை அடையாளம் காண முடியும். பாக்டீரியாக்களின் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் கிராபைன்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு செயல்படும் உயிர் உணரிகள் திறம்பட செயல்படுவதற்கான தகவமைப்புகளை, வினைத்தொகுதிகளை பாக்டீரியாக்களே உருவாக்கித் தருவதுதான் இதிலுள்ள சிறப்பு.

இந்த வகையான கிராபைன் பொருட்களை, மின்சுற்றுப் பலகைகள் (circuit boards), கணிப்பொறி விசைப்பலகைகள் (computer keyboards) (கார்களில் பனிவுறைவைத் தடுக்கும் காற்று காப்புச்சுற்றுகளிலும் (defrost car windshields) பயன்படும் மைமின் கம்பிகள் (conductive ink) போன்றவைகளாக பயன்படுத்த முடியும். தேவைப்படின் ஒரு பக்கம் மட்டுமே கடத்தக்கூடிய கிராபைன்களையும் இந்த பாக்டீரியா செயல்முறையின் மூலம் உற்பத்தி செய்யலாம்.

முதன்முதலில், பெரிய கிராபைட் பாளங்களிலிருந்து ஒட்டும் நாடாக்களின் உதவியோடுதான் கிராபைன்கள் உருவாக்கப்பட்டன. தற்காலத்தில் பல்வேறு வகையான வேதிமுறைகளின் மூலம் கிராஃபைனும் கிராஃபைன் ஆக்ஸைடும் உற்பத்தி செயப்படுகின்றன. கிராஃபைனை உற்பத்திச் செய்ய ஆய்வாளர்கள் தற்பொழுது கண்டறிந்துள்ள இந்தப் புதிய தொழில்நுட்பம் முன்னேப்போதும் இல்லாத வகையில் அமைந்துள்ளது. குறிப்பாக, கடுமையான நச்சுவேதிப்பொருட்கள் இம்முறையில் பயன்படுத்தப்படுவதில்லை.

பாக்டீரியா செயல்முறையின் மூலம் கிராஃபைன்களை உற்பத்தி செய்யும் இவ்வணுகுமுறை ஆய்வுலகில் புதிய வரவு ஆதலால், இம்முறையை மேலும் செம்மைப்படுத்த மேலும் பல்வேறு ஆய்வுகள் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டியுள்ளன. அவ்வாறு செம்மைப்படுத்தியப் பிறகு தான் அடுத்த தலைமுறை மடிக்கணினிகளை உருவாக்க இத்தொழில்நுட்பத்தை நாம் பயன்படுத்த முடியும். வியக்கத்தக்க இவ்வகையான அறிவியல் பொருட்களின் எதிர்கலாம் மிகப் பிரகாசமாகவே உள்ளது.

பாக்டீரியா செயல்முறையின் மூலம் கிராஃபைன்களை உற்பத்தி செய்யும் தொழில்நுட்பத்தை நாம் கண்டறிந்துள்ளோம். நமது இந்த தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் கிராபைன்கள் பொருட்கள் தான், எதிர்கால அறிவியல் பொருளுற்பத்தி சாதனங்களின் பெருக்கத்திற்கும் மேம்பாட்டிற்கும் முன்னுக்கு நின்று வழிக்காட்டப் போகின்றன” என்று மயர் (Meyer) கூறுகிறார்.

(இந்த ஆய்வுக்கட்டுரை ‘ChemistryOpen’ என்னும் ஆய்விதழில் வெளியாகியுள்ளது)

- ப.பிரபாகரன்

Pin It