வைரங்கள் இனி மின்சாரம் தரும்: அறிவியலில் மிரட்டலான புரட்சி!

அறிவியல் வரலாற்றில் இரத்தினக்கற்கள் முக்கியமானவை. அவை வெறும் கலைநயமிக்க அல்லது வணிகப் பொருள் மட்டுமல்ல. அவை ஒரு அறிவியல் பொருள். இரத்தினக்கற்கள் மிகவும் தீவிரமாக எடுத்துக்கொள்ளப்பட்டு, முக்கியமான அறிவுசார் பணிகளில் பயன்படுத்தப்பட்டன இரத்தினக்கற்களுக்கு ஒரு அறிவியல் வரலாறு உண்டு.

ரத்தினக்கற்கள் இல்லாமல், இன்று நாம் அறிந்திருக்கும் சோதனை இயற்பியல் இருந்திருக்காது. மின்சாரம் என்பது இயற்கையின் ஒரு பொதுவான நிகழ்வு என்ற கண்டுபிடிப்பு, 18 ஆம் நூற்றாண்டு அறிவியலில் ஒரு பெரும் முன்னேற்றமாக இருந்தது. முன்னதாக, அது ஏதோ ஒரு விசித்திரமான முரண்பாடாகக் கருதப்பட்டது, ஆனால் 1800 ஆம் ஆண்டளவில், அது பிரபஞ்சத்தின் ஒரு அடிப்படைப் பகுதியாகக் காணப்பட்டது.

மின்சாரம் எல்லா இடங்களிலும் இருக்கிறது என்பதை இயற்கையியலாளர்கள் எப்படி உணர்ந்தார்கள்? அவர்கள் இரத்தினக்கற்களின் தொகுப்புகளை உருவாக்கி, அவற்றைத் தேய்த்தபோது, அவை அனைத்தும் மின்சாரம் பாய்ந்தன என்பதைக் கண்டறிந்தனர்.

ஒளியானது பருப்பொருளுடன் எவ்வாறு இடைவினை புரிகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்காக, சர் சி.வி. ராமன் அவர்கள் வைரங்கள் மற்றும் பிற இரத்தினக்கற்கள் குறித்து விரிவாக ஆய்வு செய்தார் அவரது ஆய்வுகள் 1928-ல் "ராமன் சிதறல்" என்ற கண்டுபிடிப்பிற்கு வழிவகுத்தன, இதற்காக அவர் 1930-ல் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசைப் பெற்றார்.

இன்று, ராமன் நிறமாலையியல் மூலக்கூறு கட்டமைப்புகளைத் தீர்மானிப்பதற்கான ஒரு அழிவற்ற முறையாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் இது விலைமதிப்பற்ற இரத்தினக்கற்களை மதிப்பிடுவதற்கான மிகவும் அதிநவீன நுட்பங்களில் ஒன்றாகவும் திகழ்கிறது.

பண்டைய காலங்களிலிருந்து ஆறுகளிலிருந்தும் சுரங்கக் குழிகளிலிருந்தும் வைரக்கற்கள் எடுக்கப்படுகின்றன. உதாரணமாக, 17 ஆம் நூற்றாண்டில் ஆங்கிலேய பரிசோதனையாளரான ராபர்ட் பாயில், வைரங்கள், மாணிக்கக்கற்கள் மற்றும் மரகதங்களை மதிப்பிட்டார். ஏனென்றால், அவர் ஆரம்பகால ஆங்கிலேய காலனித்துவத்தின் மையத்தில் இருந்த கிழக்கிந்திய கம்பெனியின் ஆளுநர்களில் ஒருவராக இருந்தார்.

கற்களை வேறுபடுத்தி அறியும் திறன் அவருக்கு இருந்தது, அவருடைய அந்தப் பணிக்கு மிகவும் முக்கியமானதாக இருந்தது, அதுவே பின்னர் அவரது அறிவுசார் பங்களிப்பு களுக்கு ஊக்கமளித்தது.

கிழக்கிந்திய கம்பெனி முதல் சி.வி.ராமன் வரை, இரத்தினக்கற்கள் அறிவியலின்பரிணாம வளர்ச்சிக்கு உந்துசக்தியாக விளங்கியுள்ளன.அவர்கள் தங்களின் அனைத்து அறிவியல் நுட்பங்களையும், புதிய கருவிகளையும், கலைச்சொற்களையும், கோட்பாடு களையும் பயன்படுத்தி, நல்ல இரத்தினக்கற்களைக் கெட்டவற்றிலிருந்து வேறுபடுத்தவும், உயர்தர வைரங்களை அடையாளம் காணவும் பயன்படுத்தி வந்தனர்.

வைரம் (Diamond) மூலம் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய முடியாது என்ற நூற்றாண்டு பழைய நம்பிக்கையை ஹாங்காங் பல்கலைக்கழக (HKU) விஞ்ஞானிகள் முறியடித்துள்ளனர். ஆய்வில் அவர்கள் உருவாக்கிய அதிக நெகிழ்வான, மிகச் சிறிய வைரத் தாள் (ultrathin flexible diamond membrane), வளைந்தபோது பீசோஎலக்ட்ரிக் விளைவு (Piezoelectric Effect) உருவாக்குவதை கண்டார்கள்.

இயல்பான வைரத்தால் மின்சாரத்தைக் கடத்த முடியாது. ஆனால், ஒற்றைப் படிக வைரத்தால் மிக மெல்லிய சவ்வுகளை உருவாக்கி அவற்றை வளைக்கும்போதும், இயந்திர அழுத்தம் (Mechanical stress) தருவதன் மூலமும் அதில் இருந்து மின்சாரத்தை உருவாக்க முடியும் என விஞ்ஞானிகள் புதிய தொழில்நுட்பத்தைக் கண்டறிந்துள்ளனர்

இந்த ஆய்வை பேராசிரியர் ஜிகின் சூ ( Professor Zhiqin Chu) மற்றும் பேராசிரியர் யுவான் லின் ( Professor Yuan Lin ) தலைமையிலான குழு செப்டம்பர் 2026 அன்று மேற்கொண்டது. வைரம், அதன் கடினத்தன்மை, வெப்பக் கடத்தல், இரசாயன நிலைத்தன்மை போன்ற காரணங்களால், இதுவரை மற்ற பொருட்களுக்கு ஆதரவாக மட்டுமே பயன்படுத்தப்பட்டது.

ஆனால் இப்போது, வைரமே மின்சாரம் (active electricity) உற்பத்தி செய்யும் பொருளாக மாறியுள்ளது. ஆய்வாளர்கள், விளிம்பு உரித்தல் முறை (edge exfoliation method )என்ற புதிய முறையைப் பயன்படுத்தி, வைரத்தை மிகச் சிறிய தாள்களாக வெட்டி, அதை வளைத்தபோது நிலையான மின்னழுத்தம் உருவாகுவதை கண்டறிந்தனர்.

பலமுறை சோதனை செய்தபோதும், ஒரே மாதிரியான மின்சார விளைவுகள் பதிவாகின. இதற்கான காரணம், வைரத் தாளின் படிகங்கள் பிரியும் எல்லை (grain boundaries )எனப்படும் சிறிய சீரற்ற பகுதிகளில் மின்சார துருவம் (charge polarization) உருவாகுவதால். தாளின் மேல் மற்றும் கீழ் பகுதிகளில் மின்னழுத்த வேறுபாடு ஏற்படுகிறது என்பதால்தான்.

இந்த கண்டுபிடிப்பு, மருத்துவ சாதனங்கள், சிறிய மின்சார அமைப்புகள், தானாக இயங்கும் சென்சார்கள் போன்ற துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும். வைரம், உடலுக்கு பாதிப்பு இல்லாதது, இரசாயன ரீதியாக நிலையானது, நச்சுத்தன்மை இல்லாதது என்பதால், உடலுக்குள் பொருத்தப்படும் மருத்துவ சாதனங்களுக்கு (Implants) சிறந்த தேர்வாகும்.

இனி, வைரம் செயல் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் பொருளாக உலகின் மிக நம்பகமான, நீடித்த, பாதுகாப்பான தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாக மாறும் வாய்ப்பு உள்ளது.நகை அலங்காரத்திற்காகவும், தொழிற்சாலைகளில் கடினமான பொருட்களை வெட்டும் கருவிகளாக மட்டுமே இதுவரை பயன்பட்டு வந்த வைரங்கள், இனி மின்தேவைக்கும் கைகொடுக்கத் தயாராகிவிட்டன.