‘अब्जांश तंत्रज्ञान’ ही गेल्या काही दशकांत उदयास आलेली व वेगाने विकसित होत असलेली तंत्रज्ञान शाखा आहे. १९६५ सालचे नोबेल पारितोषिक विजेते अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ रिचर्ड फिलिप्स फाइनमन (Richard Phillips Feynman) यांनी २९ डिसेंबर १९५९ रोजी कॅलिफोर्निया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी (कॅल्टेक) येथे भरलेल्या अमेरिकन फिजिकल सोसायटीच्या सभेमध्ये देअर इज प्लेन्टी ऑफ रूम अॅट द बॉटम असे शीर्षक असलेल्या विषयावर भाषण दिले होते. त्यांच्या भाषणाच्या शीर्षकाचा भावार्थ ‘अतिसूक्ष्म स्तरावर संशोधन करण्यास भरपूर वाव व अवकाश आहे’ असा होतो. फाइनमन यांनी आपल्या भाषणात नामवंत वैज्ञानिकांपुढे ‘एन्सायक्लोपीडिया ब्रिटानिका या विश्वकोशाचे २४ खंड टाचणीच्या माथ्याएवढ्या छोट्याशा जागेत का लिहिता येणार नाहीत,’ असा मार्मिक प्रश्न उपस्थित केला होता. टाचणीचा माथा साधारणपणे एक सोळांश इंच म्हणजे ०.१६ सेंमी. एवढा रुंद असतो. तो जर पंचवीस हजार पट मोठा केला तर एन्सायक्लोपीडिया ब्रिटानिकाच्या २४ खंडांतील सर्व पृष्ठांच्या एकूण क्षेत्रफळाएवढे क्षेत्रफळ होऊ शकते. उलट स्वरूपात असे म्हणता येईल की, एन्सायक्लोपीडिया ब्रिटानिकामधील सर्व पृष्ठांचे आकारमान पंचवीस हजार पटींनी कमी केल्यास जे आकारमान मिळते ते टाचणीच्या माथ्याएवढे असेल. विकसित तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने एवढ्याशा छोटया जागेत त्या विश्वकोशाचे २४ खंड लिहून संग्रहित करता येतील, असे फाइनमन यांना म्हणावयाचे होते. जेव्हा इतक्या अतिसूक्ष्म स्तरावरील पदार्थांना / वस्तूंना हाताळण्यासाठी विकसित यंत्रणा उपलब्ध होईल तेव्हा आपण विविध प्रकारचे व वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म असलेले वस्तू / पदार्थ बनवू शकू, असे फाइनमन यांनी आपल्या भाषणात त्या वेळी सूचित केले. त्यांचे हे ऐतिहासिक भाषणच अब्जांश तंत्रज्ञानाचा मूलभूत पाया किंवा भविष्य काळातील अब्जांश तंत्रज्ञानाचे सूतोवाच समजले जाते.
फाइनमन यांच्या भाषणानंतर जवळजवळ वीस वर्षे या क्षेत्रात फारसे काही घडू शकले नाही. त्याकाळी इतक्या सूक्ष्म स्तरावरील वस्तू हाताळण्याची यंत्रणा अस्तित्वात नव्हती. तसेच एवढ्या सूक्ष्म स्तरावरील आकाराचे मोजमाप करणारी उपकरणेही अस्तित्वात नव्हती हे लक्षात घेतले पाहिजे. के. एरिक ड्रेक्स्लर (Kim Eric Drexler) हे अमेरिकेतील मॅसॅच्युसेट्स इन्स्टिटयूट ऑफ टेक्नॉलॉजीमध्ये शिकत असलेले तरुण वैज्ञानिक १९७०च्या दशकात रेणवीय स्तरावरील आकाराच्या पदार्थांच्या निर्मितीसाठी संशोधन करीत होते. या विषयातच त्यांनी पुढे पीएच्.डी. पदवी संपादन केली. अब्जांश तंत्रज्ञान या विषयात पीएच्.डी. मिळविणारे ड्रेक्स्लर हे जगातील पहिले शास्त्रज्ञ होत. १९८१ मध्ये त्यांनी या विषयासंदर्भात लिहिलेला महत्त्वपूर्ण शोधनिबंध प्रोसिडिंग्ज ऑफ द नॅशनल ॲकेडेमी ऑफ सायन्सेस या शोधनियतकालिकात प्रकाशित झाला. १९८७ मध्ये त्यांनी ‘एजिन्स ऑफ क्रिएशन’ या शीर्षकाचे पुस्तकही लिहिले व त्यात ‘नॅनोटेक्नॉलॉजी’ या शब्दप्रयोगाचा वापर केला. या पुस्तकात त्यांनी ‘द कमिंग एरा ऑफ नॅनोटेक्नॉलॉजी’ (अब्जांश तंत्रज्ञानाचे येणारे युग) यावर एक स्वतंत्र प्रकरण लिहिले होते. हाच अब्जांश तंत्रज्ञानाचा प्रारंभ समजला जातो. तथापि जपानच्या ‘टोकियो युनिव्हर्सिटी ऑफ सायन्स’मधील शास्त्रज्ञ नोरियो तानीगुची (Norio Taniguchi) यांनी १९७७ मध्येच ‘नॅनोटेक्नॉलॉजी’ हा शब्द सर्वप्रथम वापरल्याचे व या शब्दाची व्याख्या देखील केल्याचे उल्लेख सापडतात. एकेका अणू किंवा रेणूच्या साहाय्याने पदार्थाचे विलगीकरण किंवा विघटन तसेच संघणन करण्याची प्रक्रिया म्हणजे नॅनोटेक्नॉलॉजी अशी व्याख्या त्यांनी केली होती, परंतु त्यांचा ‘नॅनोटेक्नॉलॉजी’ हा शब्द १९८१ पर्यंत कोणी वापरला नव्हता, असे दिसते. १९८१ मध्ये एरिक ड्रेक्स्लर यांनी तो वापरला, परंतु त्यांना तानीगुची यांनी असा शब्दप्रयोग त्यापूर्वीच वापरल्याचे ज्ञात नव्हते.
अब्जांश तंत्रज्ञानाचा प्रारंभ खऱ्या अर्थाने १९८१ मध्ये झाला कारण यावर्षी जेर्ड बिनिंग व हाइन्रिख रोहरर या शास्त्रज्ञांनी ‘क्रमवीक्षण सुरंगी सूक्ष्मदर्शक’ (स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोप) बनविला. या सूक्ष्मदर्शकामुळे अब्जांश मीटरपेक्षा लहान वस्तूंच्या प्रतिमा पाहणे तसेच अशा वस्तू हाताळणे शक्य झाले. या शोधाबद्दल या दोघा शास्त्रज्ञांना १९८६ सालचे भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक संयुक्तपणे देण्यात आले. त्यानंतर जगभरातील शास्त्रज्ञांनी अब्जांश मीटरच्या जवळपासची परिमाणे असलेले अनेक रासायनिक पदार्थ व वस्तू बनविल्या. साधारणपणे ६०–७० कार्बन अणूंनी बनलेला व फुटबॅालसारखा आकार असलेला रेणू (फुलरिन-१९८५), कार्बन अब्जांश नलिका (कार्बन नॅनोट्यूब-१९९१), कार्बन अणूंचा अतिशय पातळ पापुद्रा (ग्राफिन-२००४) ही अब्जांश आकारातील पदार्थांची काही ठळक उदाहरणे होत. फुलरिनच्या शोधासाठी हॅरल्ड डब्ल्यू. क्रोटो (Harold W, Kroto), रिचर्ड ई. स्मॉली (Richard E. Smalley) व रॉबर्ट एफ्.कर्ल (ज्युनिअर) (Robert F. Curl Jr.) यांना १९९६ सालचे रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले, तर ग्राफिनच्या शोधासाठी आंद्रेई जेम व कॉन्स्टॅन्टीन नोव्होसेलॉव्ह या शास्त्रज्ञांना २०१० सालचे भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. १९८९ साली आय.बी.एम. (International Business Machines Corporation) कंपनीतील शास्त्रज्ञ डोनाल्ड ईग्लर (Donald Eigler) व एरहार्ड श्वेझर (Erhard Schweitzer) यांनी केवळ ३५ झेनॉन मूलद्रव्यांच्या अणूंची वैशिष्ट्यपूर्ण रचना करून त्यांच्या कंपनीचे बोधचिन्ह (लोगो) बनविले. या घटनेवरून अणु-रेणू हाताळता येऊ शकतात, हे प्रयोगाद्वारे सिद्ध झाले.
अब्जांश आकारातील अनेक यंत्रे (नॅनो-मशिन्स) आता बनविली जात आहेत. नॅनोकार (अब्जांश आकारातील वाहने), रेणवीय गाठी (मॉलेक्युलर नॉट्स), गोल फिरणारी यंत्रे (रोटर्स), मार्गावरील दोन स्थानकांमध्ये सतत ये-जा करणारी अवर्तके / यंत्रे (शटल्स), साखळ्या (चेन्स), अक्ष (कणा) अशी विविध प्रकारची अब्जांश यंत्रे आता व्यापारी तत्त्वावर बनविली जात आहेत. याबाबतचे तंत्रज्ञान विकसित करण्याबद्दल जीन-पेअरी सौवेज (Jean-Pierre Sauvage), जे. फ्रेझर स्टोडार्ट (James Fraser Stoddart) व बर्नार्ड फेरिंगा (Bernard Feringa) या शास्त्रज्ञांना २०१६ सालचे रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक संयुक्त रीत्या देण्यात आले. गेल्या काही दशकांमध्ये अब्जांश विज्ञान व तंत्रज्ञान अत्यंत वेगाने विकसित झाले आहे. साहजिकच अब्जांश तंत्रज्ञान अभ्यासाच्या अनेक ज्ञानशाखा आता उदयास आल्या आहेत. उदा., अब्जांश रसायनशास्त्र (नॅनो-केमिस्ट्री), अब्जांश इलेक्ट्रॉनिक्स (नॅनो-इलेक्ट्रॉनिक्स), अब्जांश जीवशास्त्र (नॅनो-बायॉलॉजी), अब्जांश वैद्यकशास्त्र (नॅनो-मेडिसिन), अब्जांश कृषिविज्ञान (नॅनो-अॅग्रिकल्चर) इत्यादी. अब्जांश तंत्रज्ञान ही ज्ञानशाखा आता मोठ्या प्रमाणात विस्तारत आहे. त्यातील शोधांच्या आधारे विकसित झालेल्या व विकसित होत असलेल्या तंत्रज्ञानाचे योगदान अनेक सार्वजनिक क्षेत्रांत अत्यंत उपयुक्त ठरत आहे. आगामी काळात मानवी जीवनाच्या विकासामध्ये अब्जांश तंत्रज्ञानाचा फार मोठा प्रभाव दिसू शकेल.
संदर्भ :
- Drexler, K. Eric, Engines of Creation, Massachusetts, 1987.
- Encyclopedia Britannica, Nanotechnology, Vol. 24, Page 741(A-H), California, 1959.
- Feynman, Richard There is plenty of room at the bottom.
- Morris Sylvin, Nanotechnology, New Delhi, 1967.
समीक्षक – वसंत वाघ
