(एंड्रयू मेनार्ड, एडवांस्ड टेक्नोलॉजी ट्रांज़िशन के प्रोफेसर, एरिजोना स्टेट यूनिवर्सिटी)
टेम्पे (यूएस), 6 अक्टूबर। रसायन विज्ञान के लिए 2023 का नोबेल पुरस्कार नैनोटेक्नोलॉजी में अनुसंधान के लिए दिया गया पहला नोबेल नहीं है। लेकिन यह शायद प्रशंसा के साथ जुड़ा प्रौद्योगिकी का सबसे रंग रंगीला अनुप्रयोग है।
इस वर्ष का पुरस्कार क्वांटम डॉट्स की खोज और विकास के लिए मौंगी बावेंडी, लुईस ब्रूस और एलेक्सी एकिमोव को दिया गया है। कई वर्षों तक, ये सटीक रूप से निर्मित नैनोमीटर आकार के कण - व्यास में मानव बाल की चौड़ाई का केवल कुछ सौ हज़ारवां हिस्सा - नैनोटेक्नोलॉजी पिचों और प्रस्तुतियों में प्रचलित थे।
नैनोटेक्नोलॉजी पर एक शोधकर्ता और सलाहकार के रूप में, मैंने डेवलपर्स, नीति निर्माताओं, पक्षकार समूहों और अन्य लोगों के साथ प्रौद्योगिकी की विशेषताओं और खतरों के बारे में बात करते समय स्वयं भी उनका उपयोग किया है।
नैनोटेक्नोलॉजी की उत्पत्ति क्वांटम डॉट्स पर बावेंडी, ब्रूस और एकिमोव के काम से पहले हुई थी - भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन ने 1959 की शुरुआत में ही अनुमान लगाया था कि नैनो-स्केल इंजीनियरिंग के माध्यम से क्या संभव हो सकता है, और एरिक ड्रेक्सलर जैसे इंजीनियर 1980 के दशक में परमाणु रूप से सटीक विनिर्माण की संभावनाओं के बारे में अनुमान लगा रहे थे।
हालाँकि, इस साल नोबेल पुरस्कार विजेताओं की तिकड़ी आधुनिक नैनोटेक्नोलॉजी की शुरुआती लहर का हिस्सा थी जहाँ शोधकर्ताओं ने भौतिक विज्ञान में सफलताओं को व्यावहारिक उपयोग में लाना शुरू किया।
क्वांटम बिंदु शानदार ढंग से प्रतिदीप्त होते हैं:
वे प्रकाश के एक रंग को अवशोषित करते हैं और लगभग तुरंत ही उसे दूसरे रंग के रूप में उत्सर्जित कर देते हैं। क्वांटम डॉट्स की एक शीशी, जब व्यापक स्पेक्ट्रम प्रकाश से रोशन होती है, तो एक ज्वलंत रंग के साथ चमकती है। हालाँकि, जो चीज़ उन्हें खास बनाती है, वह यह है कि उनका रंग इस बात से निर्धारित होता है कि वे कितने बड़े या छोटे हैं। उन्हें छोटा करें और आपको गहरा नीला रंग मिलेगा। उन्हें बड़ा बनाएं, हालांकि अभी भी नैनो-स्केल पर ही, और रंग लाल में बदल जाता है।
इस विशेषता के कारण विभिन्न आकारों के क्वांटम डॉट्स वाली शीशियों की पंक्तियों की कई आकर्षक छवियां सामने आई हैं, जो एक छोर पर आकर्षक नीले रंग से लेकर हरे और नारंगी रंग से होते हुए दूसरे छोर पर जीवंत लाल रंग तक जाती हैं।
नैनोटेक्नोलॉजी की शक्ति का यह प्रदर्शन इतना आकर्षक है कि, 2000 के दशक की शुरुआत में, क्वांटम डॉट्स नैनोटेक्नोलॉजी की विचित्रता और नवीनता का प्रतीक बन गए। लेकिन, निःसंदेह, क्वांटम डॉट्स दिखने में आकर्षक पार्लर ट्रिक से कहीं अधिक हैं। वे प्रदर्शित करते हैं कि पदार्थ और प्रकाश के बीच अद्वितीय, नियंत्रणीय और उपयोगी अंतःक्रिया को परमाणुओं और अणुओं के बीच रासायनिक बंधनों के साथ खेलने के बजाय पदार्थ के भौतिक रूप की इंजीनियरिंग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है।
यह अंतर महत्वपूर्ण है और यह आधुनिक नैनोटेक्नोलॉजी के केंद्र में है।
रासायनिक बंधन छोड़ें, क्वांटम भौतिकी पर भरोसा करें
प्रकाश की तरंग दैर्ध्य जिसे कोई सामग्री अवशोषित, प्रतिबिंबित या उत्सर्जित करती है, आमतौर पर रासायनिक बंधनों द्वारा निर्धारित की जाती है जो इसके घटक परमाणुओं को एक साथ बांधते हैं। किसी सामग्री के रसायन शास्त्र के साथ खेलें तो इन बंधनों को ठीक करना संभव है ताकि वे आपको वह रंग दे सकें जो आप चाहते हैं।
उदाहरण के लिए, कुछ शुरुआती रंग एनालाइन जैसे स्पष्ट पदार्थ से शुरू हुए, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से वांछित रंग में बदल गए। यह प्रकाश और रंग के साथ काम करने का एक प्रभावी तरीका है, लेकिन इससे ऐसे उत्पाद भी बन जाते हैं जो समय के साथ फीके पड़ जाते हैं क्योंकि वे बंधन ख़राब हो जाते हैं। इसमें अक्सर ऐसे रसायनों का उपयोग भी शामिल होता है जो मनुष्यों और पर्यावरण के लिए हानिकारक होते हैं।
क्वांटम डॉट्स अलग तरह से काम करते हैं। वे अवशोषित और उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करने के लिए रासायनिक बंधों पर निर्भर होने के बजाय, अर्धचालक सामग्रियों के बहुत छोटे समूहों पर भरोसा करते हैं। यह इन समूहों की क्वांटम भौतिकी है जो यह निर्धारित करती है कि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य किस प्रकार उत्सर्जित होती है - और यह बदले में इस बात पर निर्भर करता है कि क्लस्टर कितने बड़े या छोटे हैं।
जब क्वांटम डॉट्स द्वारा उत्पादित प्रकाश की तीव्रता और गुणवत्ता की बात आती है, साथ ही ब्लीचिंग या लुप्त होने के प्रति उनके प्रतिरोध, उनके नए उपयोग और - यदि चतुराई से इंजीनियर किया जाए तो उनकी विषाक्तता- किसी सामग्री के आकार को बदलकर उसके व्यवहार को समायोजित करने की यह क्षमता एक गेम चेंजर है।
बेशक, कुछ सामग्रियां पूरी तरह से गैर विषैली हैं, और क्वांटम डॉट्स कोई अपवाद नहीं हैं। उदाहरण के लिए शुरुआती क्वांटम डॉट्स अक्सर कैडमियम सेलेनाइड पर आधारित होते थे - जिसके घटक पदार्थ जहरीले होते हैं। हालाँकि, क्वांटम डॉट्स की संभावित विषाक्तता को रिलीज़ और एक्सपोज़र की संभावना और विकल्पों के साथ उनकी तुलना के आधार पर संतुलित करने की आवश्यकता होती है।
अपने शुरुआती दिनों से, क्वांटम डॉट तकनीक सुरक्षा और उपयोगिता में विकसित हुई है और इसने डिस्प्ले और लाइटिंग से लेकर सेंसर, बायोमेडिकल अनुप्रयोगों और अन्य उत्पादों की बढ़ती संख्या में अपना रास्ता खोज लिया है। इस प्रक्रिया में, शायद उनकी कुछ नवीनता ख़त्म हो गई है। उदाहरण के लिए, यह याद रखना कठिन हो सकता है कि नवीनतम पीढ़ी के आकर्षक टीवी को बढ़ावा देने के लिए इस्तेमाल की जा रही तकनीक क्वांटम की कितनी बड़ी छलांग है।
और फिर भी, क्वांटम डॉट्स प्रौद्योगिकी परिवर्तन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं जो लोगों के परमाणुओं और अणुओं के साथ काम करने के तरीके में क्रांतिकारी बदलाव ला रहा है।
इन नवीन तरीकों से भौतिक दुनिया की पुनः-इंजीनियरिंग अधिक पारंपरिक प्रौद्योगिकियों के माध्यम से हासिल की जा सकने वाली चीज़ों से कहीं आगे है। इस संभावना को 1999 की अमेरिकी राष्ट्रीय विज्ञान और प्रौद्योगिकी परिषद की रिपोर्ट में नैनोटेक्नोलॉजी: शेपिंग द वर्ल्ड एटम बाय एटम शीर्षक के साथ शामिल किया गया था। हालांकि इसमें स्पष्ट रूप से क्वांटम डॉट्स का उल्लेख नहीं है - एक चूक जिसे मुझे यकीन है कि लेखक अब खुद ठीक कर रहे हैं - इसने यह दर्शाया कि परमाणु पैमाने पर इंजीनियर सामग्री की क्षमता कितनी परिवर्तनकारी हो सकती है।
विश्व को परमाणु-स्तर का आकार देना बिल्कुल वैसा ही है जैसा बावेंडी, ब्रूस और एकिमोव ने अपने अभूतपूर्व कार्य के माध्यम से चाहा था। वह पहले सामग्री ‘‘बेस कोडर’’ में से कुछ थे। उन्होंने छोटे कणों के क्वांटम भौतिकी दोहन में परमाणु रूप से सटीक इंजीनियरिंग का उपयोग किया था - और नोबेल समिति ने इसे सम्मान देकर सही मायने में इसकी उपयोगिता को सही ठहराया। (द कन्वरसेशन)
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