‘கனிமங்களை நீர் நுண்திவலைகளால் உடைக்கச் செய்து நானோ துகள்களை உருவாக்கலாம்’ – சென்னை ஐஐடி ஆயாவளர்கள் கண்டுபிடிப்பு | IIT Madras Researchers show that Natural Minerals are broken by Water Droplets to form Nanoparticles

சென்னை: ஆற்றுமணல், மாணிக்கம், அலுமினா போன்றவை மிகவும் கடினமாக இருப்பினும், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட நீர்த்துளிகளால் இணைக்கப்படும்போது நானோ துகள்களை உருவாக்கும் வகையில் தாமாகவே உடைந்து போவதாக சென்னை ஐஐடி ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர்.

இது தொடர்பாக சென்னை ஐஐடி வெளியிட்டுள்ள அறிக்கை: சென்னையில் உள்ள இந்திய தொழில்நுட்பக் கழக (சென்னை ஐஐடி) ஆராய்ச்சியாளர்கள் பொதுவான கனிமங்களை நீர் நுண்திவலைகளால் உடைக்கச் செய்து நானோ துகள்களை உருவாக்கிட முடியும் என நிரூபித்துள்ளனர். மதிப்புவாய்ந்த ‘சயின்ஸ்’ இதழில் வெளியிடப்படும் சென்னை ஐஐடி-ன் முதலாவது ஆய்வுக் கட்டுரை இதுவாகும்.

மேகங்கள், மூடுபனி போன்ற வளிமண்டல நீர்த்துளிகளில் உள்ள அயனி இனங்கள் மற்றும் தொடர்பு மின்மயமாக்கல் மூலம் சார்ஜ் செய்யப்படலாம். தாதுக்களின் சிதைவு புதிய மூலக்கூறுகளை உருவாக்கி புதிய மேற்பரப்புகளை உருவாக்குகிறது. அத்தகைய மேற்பரப்புகளில் பல்வேறு வகையான வினையூக்கங்களும் ஏற்படக்கூடும். இந்த செயல்முறைகள் உயிர்வழித் தோற்றத்தில் முக்கியமானதாக இருக்கவும் வாய்ப்புள்ளது.

பூமியில் விழக்கூடிய நானோ துகள்கள், மூலக்கூறுகளால் ஆன ‘நுண்ணிய நீர்த்துளிகள் விழுதல்’ (microdroplet showers) என்பது கிரகத்தின் வேதியியல் மற்றும் உயிரியல் பரிணாம வளர்ச்சிக்கு முக்கியத்துவம் வாய்ந்த்தாக இருக்கலாம் என ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

சயின்ஸ் இதழானது அமெரிக்கன் அசோசியேஷன் ஃபார் தி அட்வான்ஸ்மெண்ட் ஆஃப் சயின்ஸ் எனப்படும் உலகின் மிகப் பழமையானதும், மிகப்பெரிய பொது அறிவியல் அமைப்பால் மதிப்பாய்வு செய்யப்படுவதாகும். பிரபல கண்டுபிடிப்பாளர் தாமஸ் எடிசன் வழங்கிய மூலதனத்துடன் 1880-ல் தொடங்கப்பட்ட பின்னர் முக்கிய அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகளின் மையமாக இந்த அமைப்பு விளங்கி வருகிறது. அதிகளவில் மேற்கோள் காட்டப்பட்ட கட்டுரைகளில் தொடர்ந்து தரவரிசையில் இருக்கும் கட்டுரைகளைக் கொண்ட உலகின் தலைசிறந்த கல்வி இதழ்களில் ஒன்றாக சயின்ஸ் கருதப்படுகிறது.

பத்மஸ்ரீ விருது பெற்றவரும் சென்னை ஐஐடி வேதியியல் துறையின் நிறுவனப் பேராசிரியருமான பேராசிரியர் தாளப்பில் பிரதீப், சென்னை ஐஐடி-ல் பிஎச்டி முடித்த ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையின் முதல் ஆசிரியரான பி.கே.ஸ்பூர்த்தி ஆகியோர் தலைமையில் இந்த ஆராய்ச்சி மேற்கொள்ளப்பட்டது. பெங்களூரு ஜஹகர்லால் நேரு மேம்படுத்தப்பட்ட அறிவியல் ஆராய்ச்சி மையத்தின் (JNCASR) பேராசிரியரும், இந்திய அறிவியல் அகாடமியின் தலைவருமான உமேஷ் வி.வாக்மேரின் அறிவுரையின் கீழ் கோயேன்ட்ரிலா தேப்நாத் கணக்கீட்டுப் பணிகளை மேற்கொண்டார். கண்டுபிடிப்புகள் அனைத்தும் 31 மே 2024 தேதியிட்ட சயின்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

இந்த ஆராய்ச்சியின் முக்கியத்துவத்தை விளக்கிய சென்னை ஐஐடி வேதியியல் துறையின் நிறுவனப் பேராசிரியரன பேரா. தாளப்பில் பிரதீப் கூறும்போது, “நுண்துளிகள் ரசாயன எதிர்வினைகளை ஏற்படுத்தக் கூடியவை என்பதும், அதன் விளைவாக புதிய ரசாயனப் பிணைப்புகள் உருவாவதும் நாம் அறிந்ததுதான். மைக்ரோ துளிகளால் ரசாயன பிணைப்புகளை உடைக்க முடியும் என்று எங்கள் எண்ணத்தில் தோன்றியதன் விளைவுதான் இந்த கண்டுபிடிப்புக்கு வழிவகுத்தது. பாறைகளை இயற்கையான சிறுதுகள்களாக்கி மணலாக மாற்றுவது இயற்கையாக நடைபெறுகிறது. வெளிப்படையாகக் கூறினால், மண்ணுக்கு மணலை உருவாக்குவதற்கான வழியைக் கண்டுபிடித்துள்ளோம். எதிர்காலத்தில் போதிய வளங்களுடன் பாலைவனங்களையும் பசுமையாக்க முடியும்” என்றார்.

சென்னை ஐஐடி-ல் பிஎச்டி ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையை அண்மையில் முடித்த முதல் ஆசிரியரான பி.கே.ஸ்பூர்த்தி இந்த ஆராய்ச்சியின் பயன்பாடுகள் குறித்து விளக்கமாக எடுத்துரைத்தார். அவர் கூறும்போது, “மணல் எப்படி உருவானது என்பதை விளக்கும் பல நூற்றாண்டுகால உருமாறும் நுட்பத்தை சில நொடிகளில் இந்த கண்டுபிடிப்பு நமக்கு வழங்கிவிடுகிறது. சுற்றுச்சூழல் நன்மைகளைத் தாண்டி நானோ தொழில்நுட்பம் மற்றும் பொருள் அறிவியலை இந்த முறை மேம்படுத்தியுள்ளது. இதன்மூலம் பரந்த தொழில்துறை பயன்பாடுகளுடன் நிலையான மற்றும் திறமையான நானோ துகள்கள் உற்பத்தியை செயல்படுத்துவது சாத்தியமாகி உள்ளது” எனத் தெரிவித்தார்.

அவர்களின் சோதனையில், ஆற்றுமணல், மாணிக்கம், அலுமினா போன்ற கனிமங்களின் துண்டுகள், மிகவும் கடினமான தாதுக்கள், சிறிய மின்னூட்டப்பட்ட நீர்த்திவலைகளால் இணைக்கப்பட்டதும், மில்லி விநாடி நேரத்தில் நானோ துகள்களை உருவாக்குவதற்கு தானாக உடைந்து போவதை அவர்கள் கண்டறிந்தனர்.

அவர்கள் உருவாக்கிய நானோ துகள்களை சேகரித்து நவீன முறைகளைப் பயன்படுத்தி வகைப்படுத்தினர். கணினி உருவகப்படுத்துதலில் இந்நிகழ்வு ‘புரோட்டானால் தூண்டப்பட்ட ஸ்லிப்’ எனப்படும் செயல்முறையால் ஏற்படக்கூடும் என கூறப்பட்டது. தாதுக்களில் உள்ள அணு அடுக்குகள் ஒன்றையொன்று புரோட்டான்கள் உதவியுடன் நழுவுகின்றன. சிறிய நீர்த்துளிகளில் புரோட்டான்களும் பிற வினையூக்கிகளும் இருப்பதாக அறியப்படுகிறது.

இதன் செயல்பாடு குறித்து பேராசிரியர் உமேஷ் வி.வாக்மேர் கூறும்போது, “நீர் நுண்துளிகளுக்கு உள்ளார்ந்த சிக்கலான செயல்முறைகளை இந்த நிகழ்வு உள்ளடக்கியதாகும், அதன் செயல்முறையைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம் பல அடிப்படை அறிவியல் ஆய்வுகளை மேற்கொள்ள முடியும்” என்றார்.

வளிமண்டலத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட ஏரோசோல்களின் பரவலைக் கருத்தில் கொண்டு, மண் உருவாவதற்கு முக்கியமானதாக இருக்கலாம். பாறைகள் உடைந்து மண் உருவாக்கும் வகையில் பல காரணிகளை உள்ளடக்கிய செயல்முறையாகும், அதாவது ஒரு சென்டிமீட்டர் மணலைப்பெற பெற 200-400 ஆண்டுகள் ஆகும், சிலிக்கா போன்ற கனிமங்களின் நானோ துகள்கள் அரிசி, கோதுமை போன்ற பயிர்களின் வளர்ச்சிக்கு இன்றியமையாததாகும்.