அணுவையும் உணரும் கருவிகள் - குவாண்டம் உணரிகள்
நம்மைச் சுற்றியுள்ள உணரிகள்
நாம் பயன்படுத்தும் திறன்பேசியில் பலவகையான உணரிகள் உள்ளன. திறன்பேசியைத் திருப்பும்போது திரையும் திரும்புவது, நாம் நடக்கும் அடிகளை அது எண்ணுவது, வெளிச்சத்திற்கு ஏற்ப திரையின் ஒளியளவு மாறுவது போன்றவற்றின் பின்னால் உணரிகள் செயல்படுகின்றன.
வெப்பம், அழுத்தம், ஒளி, அசைவு, காந்தப்புலம் போன்றவற்றில் ஏற்படும் மாற்றங்களை உணர்ந்து அளவிடுவதுதான் இத்தகைய உணரிகளின் அடிப்படைப் பணி.
ஆனால் வழக்கமான உணரிகளால் கண்டறிய முடியாத அளவுக்கு மிகமிகச் சிறிய
மாற்றங்களையும் அளக்க வேண்டியிருந்தால் என்ன செய்வது? அங்குதான் குவாண்டம் உணரிகள் பயன்படுகின்றன.
குவாண்டம் என்றால் என்ன?
நம்மைச் சுற்றியுள்ள பொருள்கள் அனைத்தும் அணுக்களால் ஆனவை. அணுக்களுக்குள் எலக்ட்ரான், புரோட்டான், நியூட்ரான் போன்ற மிக நுண்ணிய துகள்கள் உள்ளன. இந்த மிகச் சிறிய அணு உலகப் பொருட்கள் நாம் அன்றாட வாழ்வில் காணும் பொருட்களைப்போல நடந்துகொள்வதில்லை. அவற்றின் நடத்தையை விளக்கும் இயற்பியல் பிரிவே குவாண்டம் இயற்பியல்.
அணுக்கள் மற்றும் அணுத்துகள்களின் ஆற்றல், சுழற்சி, நிலை போன்ற சில பண்புகள் மிக நுண்ணிய வெளிப்புற மாற்றங்களுக்குக்கூட பதிலளிக்கின்றன. அந்த மாற்றங்களை அளந்து, நம்மால் நேரடியாக உணர முடியாதவற்றைப் பற்றிய தகவல்களைப் பெறுவதுதான் குவாண்டம் உணரிகளின் அடிப்படைத் தத்துவம்.
குவாண்டம் உணரி எவ்வாறு செயல்படுகிறது?
ஓர் அணுவின் சுற்றுப்புறத்தில் காந்தப்புலம், மின்புலம், வெப்பநிலை அல்லது ஈர்ப்பு விசையில் மிகச் சிறிய மாற்றம் ஏற்பட்டாலும் அதன் குவாண்டம் நிலையில் மாற்றம் ஏற்படலாம். அந்த மாற்றத்தை மிகத் துல்லியமாக அளந்தால், அதை ஏற்படுத்திய வெளிப்புற மாற்றத்தையும் அறிய முடியும்.
அணுக்கள் மட்டுமல்லாமல் ஒளித்துகள்கள், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் சில சிறப்புப் பொருள்களின் குவாண்டம் நிலைகளும் இத்தகைய அளவீடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எளிமையாகச் சொன்னால், மிக நுண்ணிய இயற்பியல் மாற்றத்தை ஒரு குவாண்டம் அமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் மூலம் கண்டறியும் கருவியே குவாண்டம் உணரி.
சாதாரண உணரிக்கும் குவாண்டம் உணரிக்கும் வேறுபாடு
ஒரு பெரிய அறையில் பலர் பேசிக்கொண்டிருக்கிறார்கள் என்று வைத்துக்கொள்வோம். அந்த இரைச்சலுக்கு நடுவே தொலைவில் ஒருவர் மிக மெதுவாகப் பேசுகிறார். அந்தக் குரலைத் தனியாகக் கேட்பது கடினம். குவாண்டம் உணரியின் திறனை இதனுடன் ஒப்பிட்டுப் புரிந்துகொள்ளலாம்.
மற்ற தாக்கங்களுக்கு நடுவிலும் மிக நுண்ணிய மாற்றங்களைப் பிரித்தறியும் அளவுக்கு இவ்வுணரிகளை வடிவமைக்க முடியும். இதனால் மிகச் சிறிய காந்தப்புல மாற்றங்கள், ஈர்ப்பு விசை வேறுபாடுகள், அசைவுகள், நேர வேறுபாடுகள் போன்றவற்றை மிகுந்த துல்லியத்துடன் அளக்க முடிகிறது.
வைரத்திற்குள்ளும் ஓர் உணரி!
சில குவாண்டம் உணரிகளில் வைரம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வைரத்தின் படிக அமைப்பில் சில கார்பன் அணுக்கள் இருக்க வேண்டிய இடத்தில் நைட்ரஜன் அணு இருந்து, அதற்கு அருகில் ஓர் அணுவிடம் காலியிடம் ஏற்பட்டிருக்கலாம். இதனை Nitrogen-Vacancy Centre (NV Centre) என்கிறார்கள்.
இத்தகைய நுண்ணிய அமைப்புகளின் குவாண்டம் நிலைகள் சுற்றுப்புறக் காந்தப்புலத்தால் பாதிக்கப்படுகின்றன. அவற்றின் மீது குறிப்பிட்ட ஒளியைச் செலுத்தி ஏற்படும் மாற்றங்களை அளப்பதன் மூலம் மிக நுண்ணிய காந்தப்புலங்களைக் கண்டறிய முடியும். இதனால் மிகச் சிறிய அளவிலான பொருள்களையும் உயிரியல் அமைப்புகளையும் ஆராய்வதற்கான வாய்ப்புகள் உருவாகின்றன.
குவாண்டம் உணரிகளின் பயன்பாடுகள்
மூளை ஆய்வு: நரம்பணுக்கள் செயல்படும்போது உருவாகும் மிக நுண்ணிய காந்தப்புலங்களை அளப்பதற்கு மிகுந்த உணர்திறன் கொண்ட குவாண்டம் காந்த உணரிகள் உதவக்கூடும்.
நிலத்தடி ஆய்வு: நிலத்தடியில் உள்ள பாறைகள், வெற்றிடங்கள் அல்லது அடர்த்தி வேறுபாடுகள் பூமியின் ஈர்ப்பு விசையில் மிகச் சிறிய மாற்றங்களை ஏற்படுத்தலாம். குவாண்டம் ஈர்ப்புமானிகள் இத்தகைய வேறுபாடுகளை அளக்க உதவுகின்றன.
வழிகாட்டுதல்: GPS குறிகைகள் கிடைக்காத சூழல்களில் முடுக்கம் மற்றும் சுழற்சியை மிகத் துல்லியமாக அளக்கும் குவாண்டம் கருவிகள் எதிர்கால வழிகாட்டுதலுக்கு உதவக்கூடும்.
நேர அளவீடு: அணுக் கடிகாரங்கள் அணுக்களின் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் நிலைகளுக்கு இடையிலான மாற்றங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு நேரத்தை மிகத் துல்லியமாக அளக்கின்றன. செயற்கைக்கோள் வழிகாட்டுதல் மற்றும் தொலைத்தொடர்பிலும் துல்லியமான நேர அளவீடு முக்கியமானது.
விண்வெளி ஆய்வு: ஈர்ப்பு விசை, காந்தப்புலம், முடுக்கம் மற்றும் நேரம் ஆகியவற்றில் ஏற்படும் நுண்ணிய மாற்றங்களை அளப்பதற்கு குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்கள் உதவுகின்றன.
உயிரியல் மற்றும் மருத்துவம்: உயிரணுக்கள் மற்றும் உயிர்மூலக்கூறுகளில் நிகழும் மிக நுண்ணிய இயற்பியல் மாற்றங்களை ஆய்வு செய்வதற்கான புதிய வழிகளை குவாண்டம் உணரிகள் திறக்கக்கூடும். இவற்றில் பல பயன்பாடுகள் இன்னும் ஆய்விலும் வளர்ச்சியிலும் உள்ளன.
இவை ஏன் இன்னும் நமது வீடுகளுக்கு வரவில்லை?
குவாண்டம் உணரிகள் மிகவும் துல்லியமானவை என்றாலும் அவற்றை உருவாக்குவதும் பயன்படுத்துவதும் எளிதானதல்ல. சில வகை உணரிகளுக்கு மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை தேவைப்படலாம். சிலவற்றுக்கு லேசர், வெற்றிட அமைப்பு, நுணுக்கமான மின்னணுக் கட்டுப்பாடு போன்றவை தேவைப்படும். சுற்றுப்புற அதிர்வு, வெப்பம், மின்காந்த இரைச்சல் போன்றவை அளவீட்டைப் பாதிக்கக்கூடும்.
எனவே ஆய்வகத்தில் வெற்றிகரமாகச் செயல்படும் ஒரு குவாண்டம் உணரியைச் சிறிய, மலிவான, உறுதியான அன்றாடக் கருவியாக மாற்றுவது இன்னும் பெரிய பொறியியல் சவாலாக உள்ளது.
நாளைய உலகின் நுண்ணிய கண்கள்
மனிதனின் அறிவியல் வளர்ச்சி என்பது நாம் எவ்வளவு பெரியவற்றைப் பார்க்க முடிகிறது என்பதில் மட்டும் இல்லை; எவ்வளவு சிறிய மாற்றத்தை உணர முடிகிறது என்பதிலும் இருக்கிறது.
ஒரு காலத்தில் வெறும் கண்ணால் வானத்தைப் பார்த்த மனிதன் தொலைநோக்கியை உருவாக்கி தொலைவிலுள்ள விண்மீன்களை ஆராயத் தொடங்கினான். நுண்ணோக்கியை உருவாக்கியபின் கண்ணுக்குத் தெரியாத உயிரணுக்களின் உலகத்தைக் கண்டான். அதேபோல் குவாண்டம் உணரிகள் நமது புலன்களாலும் வழக்கமான கருவிகளாலும் கண்டறிய முடியாத மிக நுண்ணிய மாற்றங்களை அளக்க உதவுகின்றன.
மூளையில் உருவாகும் மிகச் சிறிய காந்தப்புலத்திலிருந்து நிலத்தடியில் மறைந்திருக்கும் அமைப்புகள் வரை, மிகத் துல்லியமான நேர அளவீட்டிலிருந்து விண்வெளி ஆய்வு வரை அவற்றின் பயன்பாடு விரிவடைந்து வருகிறது. இன்று பெரும்பாலும் ஆய்வகங்களிலும் சிறப்புப் பயன்பாடுகளிலும் இருக்கும் குவாண்டம் உணரிகள், நாளைய உலகில் மனிதனின் புதிய நுண்ணிய புலன்களாக மாறக்கூடும்.
இயற்பெயர்: எழில் மயில் வாகனன்.
தந்தை பெயருடன் இணைத்து, எழுதுவதற்காக வைத்துக்கொண்ட பெயர்: எழில் சின்னதம்பி. சொந்த ஊர்: தூத்துக்குடி மாவட்டம் புதூர் ஒன்றியத்திலுள்ள சென்னம்பட்டி எனும் சிற்றூர். மின்னணுவியல் மற்றும் தொலைத்தொடர்பியலில் இளநிலைப் பட்டம். அயல்நாடுகளில் அலுவலகப் பணி. ஜெர்மனி, சுவீடனில் பணிபுரிந்து தற்போது அமெரிக்காவின் சாண் டியாகோ நகரில் வசிப்பு - சிற்றிதழ்களில் மொழிபெயர்ப்புச் சிறுகதைகளும், கவிதைகளும், கலைத்துறைக் கட்டுரைகள் பலவும் வெளிவந்துள்ளன. ‘சிறுகதை’ காலாண்டிதழிலும் 'தடாரி' மின்னிதழிலும் தொடர்ந்து மொழிபெயர்ப்புச் சிறுகதைகள் வெளியாகின்றன. வெளியான நூல்கள் ‘கடைசி வருகை’
‘கடலோடியின் மனைவி’, ‘வரவிருக்கும் நூல் சிலந்தி
Comments