கார்பன் நானோ குழாய்

கார்பன் நானோ குழாய் (Carbon nano tube) கார்பனின் புறவேற்றுமை வடிவங்களில் ஒன்றாகும். 1950-களில் கண்டறியப்பட்ட இப்புறவேற்றுமை வடிவமானது இன்றைக்கு பல துறைகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அப்படிப்பட்ட கார்பன் நானோ குழாய் பற்றி மேலும் தெரிந்து கொள்வோம்.

கார்பன் நானோ குழாய் -பெயர் காரணம்

கார்பன் அணுக்கள் ஒன்றிணைந்து உருளை வடிவ நானோ கட்டமைப்பை உண்டாக்குகிறது.

இது பார்ப்பதற்கு (பிரத்யோக எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கின் வழியாக மூலமாக) குழாய்வடிவில் இருப்பதுடன் இதன் விட்டஅளவு நானோ மீட்டர் அளவோ இருக்கிறது. இதன் காரணமாகவே இதற்கு கார்பன் நானோ குழாய் என பெயர் சூட்டப்பட்டுள்ளது.

கார்பன் நானோ குழாயின் வகைகள்

பொதுவாக கார்பன் நானோ குழாயானது இரண்டு வகையாக பிரிக்கப்படுகிறது. அவை முறையே ஒற்றை சுவர் கார்பன் நானோகுழாய்கள் (single-walled carbon nano tubes) மற்றும் பன்மடங்கு சுவர் நானோகுழாய்கள் (multi-walled carbon nano tubes) என்பனவாகும்.

ஒற்றை சுவர் கார்பன் நானோகுழாயானது ஒரடுக்கு கார்பன் அணுக்களால் ஆனது. இதன் அமைப்பானது ஒரு காகிதத்தை ஓரடுக்கு உருளை வடிவமாக்குவது போன்றதாகும்.

 

 

உருளையாக்கப்பட்ட காகிதத்தை விரித்தால் எப்படி தாள் போன்ற வடிவம் கிடைக்குமோ அதேபோன்று ஒற்றை சுவர் கார்பன் நானோ குழாயும் தாள் போன்ற வடிவமைப்பை தருகிறது. இதற்கு கிராஃபின் என்று பெயர்.

மேலும் பெரும்பாலான ஒற்றை சுவர் நானோ குழாயின் விட்டம் ஏறத்தாழ ஒரு நானோமீட்டர் அளவுடையதாக இருக்கிறது. இதன் நீளம் பல மைக்ரோ மீட்டர் அளவுடையதாக இருக்கலாம்.

பன்மடங்கு சுவர் நானோ குழாய்கள் பல ஒற்றை சுவர் நானோ குழாய்களால் ஆக்கப்பட்டுள்ளது. அதாவது பல கிராஃபின் தாள்களால் ஆக்கப்பட்டது எனவும் கூறலாம்.

கார்பன் நானோ குழாயினை தயாரிக்கும் முறை

கார்பன் நானோ குழாய்களைத் தயாரிக்க மூன்று முக்கிய முறைகள் பின்பற்றப்படுகின்றன.

அவை முறையே லேசர் நீக்கம் (laser ablation), வில் இறக்கம் (arc-discharge) மற்றும் வேதியாவிப்படிவு (chemical vapor deposition) முறை ஆகியவை ஆகும்.

இம்முறைகளில் கார்பன் நானா குழாய்களைத் தயாரிக்கப் பிரத்யோகக் கருவிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

கார்பன் நானோ குழாயின் பண்புகள்

இவை அதிக இழுவிசை வலுவுடனும் (strength), மீள் குணகத்துடனும் (elasticity) இருப்பவை.

பொதுவாக இவைகள் உலோகத்தன்மை கொண்டவை. எனவே இவை மின்சாரத்தை நன்கு கடத்துகின்றன (தாமிரம் போல் ஆயிரம் மடங்கு அதிகம் மின்கடத்தும் திறன் கொண்டவை).

நானோகுழாய்கள் (மையஅச்சு) சிறந்த வெப்பகடத்தியாகவும் செயல்படுகின்றன. குறிப்பாக ஒற்றை சுவர் நானோ குழாய்கள் தாமிரத்தைப் போல் சிறந்த வெப்பக்கடத்தும் திறனைப் பெற்றிருக்கின்றன.

மேலும் இவற்றின் ஒளியியல் மற்றும் மின்வேதிப் பண்புகளும் விஞ்ஞானிகளால் ஆராயப்பட்டுள்ளன.

கார்பன் நானோ குழாய்களின் பயன்கள்

மின்னாற்றலை உற்பத்தி செய்யும் லித்தியம் அயனி மின்கலனில் கார்பன் நானோகுழாய்கள் மின்முனைகளாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன.  இதனால் மின்கலனின் திறன் குறிப்பிட்டளவு அதிகரிப்பதாக கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளது.

மேலும் எரிபொருள் மின்கலனிலும் இவை வினையூக்கியாக (விலைமதிப்புள்ள பிளாட்டினம் போன்றவற்றிற்கு மாற்றாக) பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மருத்துவதுறையில் இவற்றின் பங்கு அளப்பறியது. குறிப்பாக பற்சிகிச்சையில் இக்கார்பன் குழாய்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மேலும் அழற்சி எதிர்ப்பு மருந்தினை எடுத்துச் சென்று உடலில் குறிப்பிட்ட பகுதியில் வெளியிடும் காரணியாக விளங்குகிறது.

இரத்தத்தில் நைட்ரிக் ஆக்ஸைடின் (இதன் அழற்சி நோயினைக் கண்டறியலாம்) அளவைக் கண்டறியும் உணர்வியாகவும், வாய்புற்று நோயினைக் கண்டறியும் உணர்வியாகவும் இக்கார்பன் நானோகுழாய்களைப் பயன்படுத்த முடியும் என்பதை விஞ்ஞானிகள் தங்களின் ஆய்வுகளால் நிரூபித்துள்ளனர்.

மேலும் கடல் நீரினை குடிநீராக்கும் சவ்வாகவும் (membrane), நீர்சூழல் மண்டலத்தில் இருக்கும் எண்ணெயினை பிரிக்கும் பஞ்சு (sponge) பொருளாகவும் இவைகள் பயன்படுகின்றன.

மேலும் நீர்சூழல் மண்டலத்தில் இருக்கும் மாசினைக் கண்டறியும் உணர்வியாகவும் பயன்படுகின்றன. குறிப்பாக நீரில் இருக்கும் தீங்கிழைக்கும் பாக்டீரியா, கனஉவோக அயனிகள் ஆகியவற்றைக் கண்டறியப் பயன்படுகின்றன.

மேலும் மின்னணு துறை, வேதிப்பொருட்கள் உற்பத்தி போன்றவற்றிலும் இவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

கார்பன் நானோகுழாய்களின் தயாரிப்பு முறை, வடிவமைப்பு, பண்பு மற்றும் இவற்றின் சிறந்த பயன்பாடு ஆகியவை பற்றி விஞ்ஞானிகள் தொடர்ந்து ஆய்வினை மேற்கொண்டு வருகின்றனர்.

– முனைவர்.ஆர்.சுரேஷ்
ஆராய்ச்சியாளர்
பகுப்பாய்வு மற்றும் க‌னிம வேதியியல் துறை
கன்செப்ஷன் ப‌ல்கலைக்கழகம், சிலி
WhatsApp +91 9941633807