সোহাগ

লিখেছেন ড. মশিউর রহমান
নানোটেকনলজি এর শুরুর কথা
একুশ শতাব্দিতে এসে আইটি নিয়ে কথা যতটা শোনা গেছে, ততটাই শোনা গেছে এই নানোটেকনলজি। জাপান এর জাতীয় গবেষনা বাজেটের সিংহভাগই ব্যবহৃত হচ্ছে নানোটেকলজি সংক্রান্ত বিষয়গুলিই উপর। শুধু মাত্র জাপানই নয় ইউরোপ, আমেরিকা, চিন, কোরিয়া সবগুলি দেশই উঠেপড়ে লেগেছে এই সংক্রান্ত গবেষনা নিয়ে। কেন? তারা এই বিষয়ে সবথেকে অগ্রগামী হতে চাই। এই বিষয়ে লিডার হতে চাই। আমেরিকা আইটি তে এগিয়ে থাকলেও নানোটেকনলজিতে অন্যান্য দেশগুলি পিছিয়ে থাকতে চায় না। তাই ভিষণ প্রতিযোগীতা চলছে দেশে বিদেশে। কেন নানোটেকনলজি নিয়ে সবার এত আগ্রহ? তার একটা সহজ উত্তর হল, সামনের দিন হবে নানোটেকনলজির যুদ। আপনার হৃদরোগ হয়েছে? নানো রবোট আপনার শরীরের ভিতরে ঢুকে সেই সব মেরামত করে দিবে। আপনার হাতের ঘড়িটি হয়ে যাবে আপনার কম্পিউটার আপনার মোবাইল, সব কিছুই। তা সম্ভব হবে নানোটেকনলজির বদৌলতে।
নানো টেকনলজি কি?
নানো একটি মাপার একক। ম্যাট্রিক একক এর শুরুটা হয়েছিল ১৭৯০ সনে ফ্রান্সে। ফ্রান্স জাতীয় পরিষদ এককগুলিকে সাধারণ করবার জন্য কমিটি গঠন করে এবং তারাই প্রথম ডেসিমাল কিংবা দশ একক এর ম্যাট্রিক পদ্ধতির প্রস্তাব করেন। এবং দৈর্ঘের একক এক মিটার এর সূচনা করেন। তারা পৃথিবীর পরিধির ৪০,০০০,০০০ ভাগের এক ভাগকে এক মিটার বলেন। মিটার শব্দটি গ্রীক শব্দ metron থেকে এসেছে যার অর্থ হল, পরিমাপ। এছাড়া মিটার এর ১০০ ভাগের এক ভাগকে সেন্টিমিটার বলা হয়। ১৭৯৩ সনে ফ্রান্সে আইন করে তা প্রচলন করা হয়। ১৯৬০ সনে এই মিটার এর সংজ্ঞা পরিবর্তন করা হয়। ক্রিপটন ৮৬ এর কমলারঙের রেডিয়েশন এর তরঙ্গদৈর্ঘের ১,৬৫০,৭৬৩.৭৩ ভাগের এক ভাগকে মিটার বলা হয়। ১৯৮৩ সনে মিটার এর সংজ্ঞা পুনরায় পরিবর্তিত করা হয়, বর্তমান সংজ্ঞা অনুযায়ী, বায়ুশুন্যে আলোর গতির ২৯৯,৭৯২,৪৫৮ ভাগের এক ভাগকে মিটার বলা হয়। এই মিটার এর ১,০০০,০০০,০০০ (১০০ কোটি) ভাগের এক ভাগকে নানোমিটার বলা হয়। নানো শব্দটি গ্রীক nanos শব্দ থেকে এসেছে যার অভিধানিক অর্থ হল dwarft কিন্তু এটি মাপের একক হিসাবে ব্যবহৃত হচ্ছে। আর এই নানোমিটার স্কেলে যে সমস্ত টেকনলজি গুলি সর্ম্পকিত সেগুলিকেই বলে নানোটেকনলজি।

মিটার এককটি আমাদের দৈনন্দিন জীবনের সাথে জড়িত। বাড়িঘর আসবাবপত্র সবই আমরা মাপি এই মিটার এককে। দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের আগ পর্যন্ত মিলিমটার স্কেলে যন্ত্রপাতির সূক্ষতা মাপা হত। মিলিমিটার এর ছোট কোন কিছু নিয়ে চিন্তা ভাবনার অবকাশ ছিলনা। কিন্তু দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধ শেষ হবার পরে, বিজ্ঞান ও প্রযুক্তিতে এক নতুন যুগের সূচনা হল। সেমিকন্ডাকটর তার পথযাত্রা শুরু করল। আর এর শুরুটা হল, ট্রানজিস্টর আবিষ্কার দিয়ে। তখন মাইক্রোমিটার একক দিয়ে আমাদের চিন্তভাবনা শুরু হল। বলা যায় যাত্রা শুরু হল, মাইক্রোটেকনলজির।

এর পরে টেকনলজি এগুতে লাগলো প্রচন্ড গতিতে। ভাগ্যো জিনিসপত্র, যার মধ্যে টেলিভিশন, রেডিও, ফ্রিজ ইত্যাদি ইত্যাদি। আর তা কিভাবে আরো ছোট করা যায় তা নিয়েই প্রচন্ত যুদ্ধ শুরু হয়ে গেল। কোন কম্পানি কত ছোট আকারের এই সমস্ত ভোগ্য জিনিস আমাদের কাছে পৌছাতে পারবে, তার প্রতিযোগীতা শুরু হল। আর এই সমস্ত ব্যাপারটা সম্ভব হল, সেমিকন্ডাকর সংক্রান্ত প্রযুক্তির কল্যাণে। প্রথম দিকের রোডিও কিংবা টিভির আকার দেখলে আমাদের এখন হাসি পাবে। এত বড় বড় জিনিস মানুষ ব্যাবহার করত কিভাবে? সেই প্রশ্নটি হয়তো এসে দাড়াবে। কিন্তু এখন বাজারে দেয়ালে ঝুলাবার জন্য ক্যালেন্ডারের মত পাতলা টিভি এসেছে। সামনে হয়তো আরো ছোট আসবে।

১৯৮০ সনে IBM এর গবেষকরা প্রথম আবিষ্কার করেন STM(Scanning Tunneling Microscope) এই যন্ত্রটি দিয়ে অনুর গঠন পর্য়ন্ত দেখা সম্ভব। এই যন্ত্রটির আবিষ্কারই নানোটেকনলজিকে বাস্তবে রুপ দিতে সক্ষম হয়েছে। কিভাবে কাজ করে এই STM। এই যন্ত্রে খুব সূক্ষ পিনের মত সুচাল টিপ আছে এবং তা যখন কোন পরিবাহী বস্তুর খুব কাছে নিয়ে যাওয়া হয়, তখন তা থেকে টানেলিং নামে খুব অল্প পরিমানে বিদ্যুত পরিবাহিত হয়। এবং এই বিদ্যুত এর পরিমান দিয়েই সেই বস্তুটির বাহিরের স্তরের অনুর চিত্র তৈরী করা হয়। তবে এই STM এর ক্ষেত্রে যা দেখতে চাইবো তাকে অবশ্যই বিদ্যুত পরিবাহী হতে হবে। কিন্তু বিদ্যুত অপরিবহীর অনুর গঠন কিভাবে দেখা যাবে? না মানুষ বসে থাকেনি। অসম্ভবকে সম্ভব করেই মানুষ যেভাবে এতদূর এসেছে, তেমনি ভাবে এই অসম্ভবকে সম্ভব করা গেল AFM দিয়ে। STM এর ক্ষেত্রে টানেলিং বিদ্যুত দিয়ে কাজ করা হয় এবং AFM দিয়ে সুক্ষ পিন দিয়ে অনুর গঠন দেখা সম্ভব।
টপটুডউন ও ডাউনটুটপ:
নানোটেকনলজির ক্ষেত্র দুটি পক্রিয়া আছ। একটি হল উপর থেক নীচে (Top to Bottom)ও অপরটি হল নীচ থেক উপর (Bottom to top)। টপডাউন পদ্ধতিতে কোন জিনিসকে কেটে ছোট করে তাকে নির্দিস্ট আকার দেয়া হয়। এই ক্ষেত্র সাধারণত Etching প্রক্রিয়াটি সর্ম্পকিত। আর ডাউনটুটপ হল ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র আকারের ছোট জিনিস দিয়ে বড় কোন জিনিস তৈরী করা। আমাদেরর বর্তমান ইলেক্ট্রনিক্স হল, টপডাউন প্রযুক্তি। আর নানোটেকনলজি হল, বটমটপ প্রযুক্তি। নানোমিটার স্কেলে ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র বস্তুর উপাদান দিয়ে তৈরী করা হবে এই নানোপ্রযুক্তিতে। সহজে বুঝবার জন্য একটা উদাহরণ দেয়া যাক। মনে করুন, আপনার একটা বিশেষ ধরনের DNA এর প্রয়োজন। সুতরাং বটমটপ প্রযুক্তিতে, সেই DNA এর ছোট ছোট উপাদান গুলিকে মিশ্রন করে সেই কাঙ্খিত DNA টি তৈরী করা হবে। তবে নানোপ্রযুক্তিতে শুধু মাত্র বটমটুটপ প্রযুক্তিই নয়, বরং টপটুবটম প্রযুক্তি ব্যবহার করে এই দুটির সংমিশ্রন করা হবে।

আমরা যারা কম্পিউটার ব্যবহার করছি তারা জানি যে, প্রতি বছরই কম্পিউটার এর মূল্য কমছে। প্রতিবছরই আগের তুলনায় সস্তায় আরো ভাল কার্যক্ষমতার কম্পিউটার পাওয়া যাচ্ছে। আসলে এই কম্পিউটার এর সাথেও নানোটেকনলজি সম্পর্কিত রয়েছে। কম্পিউটার এর ভিতর যে প্রসেসর আছে, আপনারা প্রায় সবাই ইন্টেল প্রসেসর এর নাম শুনে থাকবেন? এই প্রসেসর এর ভিতরে রয়েছে অসংখ্য ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র নানোমিটার স্কেলের সার্কিট। আর তাতে ব্যবহৃত হচ্ছে নানোটেকনলজি। ইন্টের প্রসেসরে, সিলিকন এর উপর প্যাটার্ণ করে সার্কিট বানান হয় তার বর্তমান সাইজ হল ১০০ নানোমিটার। সামনের তিন বছরে এর আকার হবে ৭০ নানোমিটার। এবং সাতবছরে এর আকার হবে ৫০ নানোমিটার। ইন্টেল আশা করছে যে ২০১০ সনে তারা ৩০ নানোমিটার সাইজে নিয়ে আনতে পারবে। আর আজকের থেকে তখন এই প্রসেসর এর আকার অর্ধেক হয়ে আসবে। সেই দিনটা খুব বেশী দূরে নয় যেদিন আপনার মোবাইলটি কাজ করবে কম্পিউটারের মত। (বর্তমানেই এই ধরনের কিছু মোবাইল বাজারে এসেছে)। এছাড়া রয়েছে কম্পিউটারের হার্ডডিস্ক। এই হার্ডডিস্কের তথ্য সংরক্ষনের ক্ষমতা দিন দিন বড়ছে। এই হার্ডডিস্কেও ব্যবহৃত হচ্ছে নানোটেকনলজি। এখন বাজারে ৩০০ গিগাবইটেরর হার্ডডিস্ক পাওয়া যাচ্ছে। আথচ এই ব্যাপারটা আজ হতে ১০ বছর আগও ছিল কল্পনার বাহিরে।
স্থির বিদ্যুত ভুত
নানোটেকনলজি দিয়ে সার্কিট বানান যতটা সোজা বলে মনা করা হয়, ব্যাপারটা ততটা সোজা নয়। সেইখানে প্রধান যে বাধা এসে দাড়াবে তা হল, স্থির বিদ্যুত। শীতের দিনে বাহির থেক এসে দরজার নবে হাত দিয়েছেন? এমনি সময় হাতে শক লাগে। কিংবা অন্ধকারে সুয়েটার খুলতে গেছেন এমনি সময় বিদ্যুত এর মত কনা সুয়েটারে দেখা গেল। এইগুলি সবই আমাদের প্রাত্যাহিক দিনে ঘটে, আর এইগুলিই হল স্থির বিদ্যুতের কারসাজি। সাধারণ ইলেক্ট্রিক সার্কিটের মধ্যে এই স্থির বিদ্যুত থেকে সার্কিটটিকে রক্ষা করার ব্যবস্থা থাকে। যদি তা না করা হত, তাহলে কোন একটা কারণে স্থির বিদ্যুত আপনার বৈদুতিক সারঞ্জামকে নষ্ট করে দিত। কিন্তু নানোটেকনলজির ক্ষেতে বৈদ্যুতিক সার্কিট কল্পনাতিত ছোট হয়ে যায় বর গতানুগতিক পদ্ধতিতে রক্ষা করা সম্ভব নয়। কিভাবে নানোস্কেলেও এই সার্কিটগুলিকে রক্ষা করা যায় তা নিয়ে বিজ্ঞানীরা গবেষনা করছেন। স্থির বিদ্যুত সার্কিটে কিরকম ক্ষতি করতে পারে? প্রকৃতপক্ষে ছোটসার্কিটে স্থিরবিদ্যুত প্রায় ১৫০০ ডিগ্রী সেন্টিগ্রড এর মত তাপ সৃষ্টি করে। এই তাপে সার্কিট এর উপকরণ গলে, সেই সার্কিটটিকে নষ্ট করে দিতে পারে। এই কারণে ১৯৯৭ এর পরে IC সার্কিটে গতানুগতিক ভাবে ব্যবহৃত এলুমিনিয়ামের পরিবর্তে তামা ব্যবহৃত হয়। কেননা তামার গলনাঙ্ক ১০৮৩ যেখানে এলুমিনিয়ামের গলনাঙ্ক ৬৬০ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড। ফলে অধিক তাপমাত্রাতেও তামা এলুমিনিয়ামের তুলনায় ভাল কাজ করবে।
একদম শুরুর কথাঃ
১৯৮৯ সনের নভেম্বরের ৯ তারিখ খুব সম্ভবত নানোটেকনলজির জন্য একটা অন্যতম স্মরণীয় দিন হিসবে বিবেচিত হবে। এই দিনে ক্যালিফোর্নিয়ার IBM এর Almaden Research Center এ Don Eigler এবং Erhard Schweizer ৩৫ টি Xenon অনু দিয়ে IBM এর লগোটি তৈরী করেছিলেন। সেইদিনই প্রথম অনুকে ইচ্ছেমত সাজিয়ে পছন্দমত কিছু তৈরী করা সম্ভব হয় মানুষের পক্ষে। তাই দিনটি হয়তো আজ হতে অনেক বছর পরে নানোটেকনলজির ক্ষেত্রে প্রথম মাইল ফলক হিসাবে পরিগনিত হবে। এইদিনই প্রথম মানুষ প্রকৃতির সবথেকে গুরুত্বপূর্ণ ভিত্তি অনুর কাঠামোকে ভাঙতে সক্ষম হয়েছিল। অনুর গঠনকে ইচ্ছেমত তৈরী করে অনেক কিছু করা সম্ভব। এক বিশাল সম্ভাবনার দ্বার মানুষের সামনে উন্মোচিত হল। ব্যাপারটা একটু বুঝিয়ে বলা যাক। শুধু মাত্র অনুর কাঠামোগত পার্থক্য হবার কারণেই কয়লা এত সস্তা আর হীরক এত দামী। দুটি জিনিসের মূল উপাদান হল কার্বণ। শুধু মাত্র অনুর গঠনের পার্থক্যের কারণে হীরক পৃথিবীর সবথেকে শক্ত দ্রব্য আর কয়লা কিংবা পেন্সিলের শীষ নরম।

প্রথম অনু দিয়ে কাঠামো গঠনঃ Nature (1990)344, 524-526.


কিন্তু নানোটেকনলজির কল্যানে যদি আমরা ইচ্ছেমত এই অনুকে সাজাতে পারি, তাহলে চিন্তা করে দেখুন ব্যাপারটা। আমরা ইচ্ছেমত যা ইচ্ছে তাই তৈরী করতে পারব।

এছাড়া ১৯৯৯ সনে Cornell বিশ্ববিদ্যালয়ের Wilson Ho এবং তার ছাত্র Hyojune Lee অনুকে জোড়া লাগানোর প্রক্রিয়া প্রদর্শন করেন। এতদিন পর্যন্ত অনু-পরমানুর সংযোগ শুধু মাত্র রাসয়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমেই সংগঠিত হত। কিন্তু নানোটেকনলজির মাধ্যমে অনু-পরমানুক ভেঙে কিংবা জোড়া লাগিয়ে অনেক কিছুই করা সম্ভবনার দ্বার খুলে দিল।
নানোটেকনলজির বিজনেস বর্ধিত হচ্ছেঃ
নানোটেকনলজির কারণে অনেক অনেক নতুন নতুন টেকনলজির উদ্ভব হচ্ছে। নতুন নতুন দ্রব্য এর সূচনা করছে এবং সেই সাথে ব্যাবসায়িক সুযোগের দ্বার উন্মোচন করছে। আশা করা হচ্ছে যে আমেরিকাতে ২০১০ সনের আগে নানোটেকনলজি সম্পর্কিত দ্রব্য এর বাজার ১ ট্রিলিয়ন ডলারে পৌছবে এবং ৮লক্ষ নতুন চাকরির সুযোগ করে দিবে। নানোটেকনলজির গুরুত্বের কথা চিন্তা করে আমেরিকার সরকার বর্তমানে নানোটেকনলজি সংক্রান্ত গবেষনাতে ২০০০ সনে ৪২২ মিলিয়ন ডলার এবং ২০০৩ সনে ৭১০ মিলিয়ন ডলার ব্যবহৃত হয়েছিল। শুধু সরকারই নয়, পাশাপাশি বিভিন্ন বেসরকারি প্রতিষ্ঠানও নানোটেকনলজি গবেষনায় অর্থ সরবরাহ করছে। তার কারন হল, নানোটেকনলজি আমাদের এক নতুন দুয়ার এর উন্মোচন করতে যাচ্ছে। যদিও নানোটেকনলজি খুব ক্ষুদ্র টেকনলজি সংক্রান্ত জিনিসগুলি নিয়ে কাজ করে যার ব্যাস একটি চুলের ব্যাসের ৮০ হাজার ভাগের এক ভাগ, কিন্তু এর ক্ষেত্র দিন দিন আরো বর্ধিত হচ্ছে।
১৯৯৬ সনের নোবেল পুরষ্কারে সম্মানিত Richard Smalley বলেছেন, “The impact of nanotechnology on the health, wealth and lives of people will be at least the equivalent of the combined influences of microelectronics, medical imaging, computer-aided engineering and man-made polymers in the twentieth centure.”

Nanoscience is the study of phenomena and manipulation of materials at atomic, molecular and
macromolecular scales, where properties differ significantly from those at a larger scale.

Nanotechnologies are the design, characterisation, production and application of structures, devices and systems by controlling shape and size at nanometer scale.
নানোটেকনলজি সম্পর্কিত বইঃ
1. The next big thing is really small by Jack Uldrich with Deb Newberry. Publisher: Crown Business, ISBN: 1-4000-4917-2
2. বই