पदार्थ वैज्ञानिक गुयेन डुक होआ: 'नैनो पदार्थ बहुत दिलचस्प हैं!'

एक अनुप्रयुक्त भौतिक विज्ञानी के रूप में, क्या आप कभी सैद्धांतिक भौतिकी के रोमांस और दर्शन से "आकर्षित" हुए हैं? - सिद्धांत की व्यावहारिकता और व्यवहार्यता अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि एक सिद्धांत भौतिक घटनाओं पर नए दृष्टिकोण खोल सकता है, जिससे ऐसी नई तकनीकों का विकास हो सकता है जिनके बारे में पहले कभी सोचा भी नहीं गया था। अमूर्त अवधारणाएँ नैनो तकनीक, नई सामग्रियों, चिकित्सा और क्वांटम सूचना के क्षेत्र में व्यावहारिक अनुप्रयोगों का मार्ग प्रशस्त कर सकती हैं... इसलिए, सैद्धांतिक भौतिकी का रोमांस और दर्शन न केवल अनुप्रयुक्त भौतिकी की व्यावहारिकता को आकर्षित करता है, बल्कि उसका पूरक भी है, जिससे खोज और रचनात्मकता का एक रोमांचक सफ़र बनता है। सैद्धांतिक भौतिकी और प्रायोगिक भौतिकी का संयोजन भौतिकविदों के लिए एक व्यापक और समृद्ध अनुभव लेकर आएगा। मुझे हमेशा से भौतिकी की सैद्धांतिक समस्याओं में रुचि रही है और मैं उनसे प्रेरित रहा हूँ। यही कारण है कि हमारे हालिया अध्ययनों में, प्रयोगवादियों और सैद्धांतिक एवं कम्प्यूटेशनल शोधकर्ताओं के बीच सहयोग देखने को मिला है। यह सिद्धांत मूलभूत सिद्धांतों की पूरी समझ प्रदान करने के साथ-साथ एक व्यापक आधार प्रदान करता है जिससे भौतिक घटनाओं पर नए दृष्टिकोण खोले जा सकते हैं।

प्रोफ़ेसर डॉ. गुयेन डुक होआ (बाएं) अपने प्रेरणादायक शिक्षक - प्रोफ़ेसर डॉ. पीपुल्स टीचर गुयेन डुक चिएन के साथ

क्या आप अपने मुख्य शोध विषयों में से एक को आसानी से समझ में आने वाले तरीके से समझा सकते हैं: नैनोमटेरियल में इतने आश्चर्यजनक गुण क्यों होते हैं? - नैनोमटेरियल परमाणु और आणविक स्तर पर कार्य करते हैं, जहाँ बड़े आकार पर आमतौर पर पाए जाने वाले भौतिक नियम अब लागू नहीं होते हैं, जिसमें नैनोस्केल पर आकार प्रभाव, सतह/आयतन अनुपात में अंतर, क्वांटम प्रभाव और नैनोस्केल पर परमाणुओं के बीच मजबूत अंतःक्रियाएं शामिल हैं। इससे नए भौतिक, रासायनिक और जैविक गुणों का निर्माण होता है, जिससे संभावित अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला खुलती है। यही कारण है कि चिकित्सा, इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा आदि जैसे कई क्षेत्रों में नैनोमटेरियल का आकर्षण बढ़ रहा है। एक विशेष उदाहरण तत्व सोना (प्रतीक Au) है: बड़े आकार में यह पीला और पानी में अघुलनशील होता है; लेकिन नैनो आकार में टूटने पर, यह कण आकार के आधार पर लाल, नीला या अन्य रंग का हो सकता है। क्वांटम डॉट्स विशेष ऑप्टिकल गुणों वाले अर्धचालक नैनोकण होते हैं: उत्तेजित होने पर, वे प्रकाश उत्सर्जित करते हैं जिसका रंग कण आकार पर निर्भर करता है। क्वांटम डॉट्स का उपयोग टीवी स्क्रीन (क्यूएलईडी), एलईडी लाइट्स और चिकित्सा अनुप्रयोगों जैसे रोग निदान के लिए इमेजिंग फ्लोरोसेंट मार्करों में किया जाता है।

हनोई राष्ट्रीय शिक्षा विश्वविद्यालय के छात्रों के साथ

1D और 2D पदार्थ क्या हैं? क्या हम जो पदार्थ देखते हैं वे 3D नहीं हैं? - जिस दुनिया को हम देखते हैं वह एक 3D स्थानिक दुनिया है। जब एक आयाम अन्य दो आयामों से बहुत बड़ा होता है, तो वस्तु को 1-आयामी माना जा सकता है - अर्थात, एक 1D पदार्थ; या जब दो आयाम दूसरे से बहुत बड़े होते हैं, तो वस्तु लगभग 2-आयामी होती है - अर्थात, 2D। नैनोस्केल पर, 1D और 2D पदार्थों में कई अनूठे गुण होते हैं क्योंकि उनकी परमाणु संरचना 1 या 2 आयामों तक सीमित होती है। कार्बन नैनोट्यूब (खोखले बेलनाकार ट्यूब जिनका व्यास <100 नैनोमीटर और लंबाई कई माइक्रोमीटर या उससे अधिक होती है) जैसे 1D पदार्थों में अत्यधिक उच्च विशिष्ट तन्य शक्ति और अच्छी विद्युत और तापीय चालकता होती है। एक नैनोवायर (व्यास < 100 एनएम और बहुत बड़ी लंबाई/व्यास अनुपात के साथ, कई अलग-अलग सामग्रियों जैसे धातु, अर्धचालक और धातु ऑक्साइड से बनाया जा सकता है... सेंसर या इलेक्ट्रॉनिक घटकों में इस्तेमाल किया जा सकता है। ग्राफीन जैसी 2D सामग्री (एक छत्ते के नेटवर्क में व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की एक परत के साथ) में बहुत मजबूत यांत्रिक गुण, अच्छी विद्युत और तापीय चालकता होती है, और यह इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा और पारदर्शी इलेक्ट्रोड में कई अध्ययनों और अनुप्रयोगों की नींव है... नैनोटेक्नोलॉजी के साथ, 1D और 2D सामग्री तेजी से विकसित हो रही हैं और उनके विविध अनुप्रयोग हैं, जो भौतिक दुनिया की मानवीय समझ का विस्तार करने और भविष्य में तकनीकी प्रगति का वादा करने में योगदान करते हैं।

आईटीआईएमएस के सहकर्मियों के साथ

क्या यह सच है कि पदार्थों के कण जितने छोटे होते हैं, उतने ही अधिक आश्चर्य और संभावित अनुप्रयोग होते हैं? यदि हम कणों को अंत तक विभाजित कर दें, तो हमारे पास क्या बचेगा? - यह प्रश्न बहुत रोचक है और पदार्थ विज्ञान और नैनो प्रौद्योगिकी के कुछ बुनियादी सिद्धांतों को स्पष्ट करने में मदद करता है। वास्तव में, जब हम पदार्थों के कणों को नैनो आकार में विभाजित करते हैं, तो कई नए और आश्चर्यजनक गुण प्रकट होते हैं। जैसे-जैसे हम कणों को विभाजित करते जाएँगे, हम पदार्थ के सबसे बुनियादी स्तर, यानी परमाणुओं और उप-परमाण्विक कणों जैसे प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, क्वार्क, लेप्टॉन और बोसॉन - जो वर्तमान में पदार्थों की सबसे छोटी घटक इकाइयाँ हैं, के करीब पहुँचेंगे। हालाँकि, भविष्य में, यह संभव है कि और भी मौलिक कण पाए जाएँ, या उनके अस्तित्व की भविष्यवाणी की जाए। यही पदार्थ वैज्ञानिकों के लिए प्रेरक शक्ति है, क्योंकि विज्ञान का कोई अंत नहीं है। सैद्धांतिक भौतिकी में ये रोमांस, कल्पना और दर्शन के क्षेत्र भी हैं।

प्राचीन काल से ही नैनोकण अनेक कलाकृतियों में पाए जाते रहे हैं। नैनोमटेरियल आधुनिक समाज के लिए इतने महत्वपूर्ण क्यों हैं? - नैनोमटेरियल आधुनिक समाज के लिए न केवल अपने छोटे आकार के कारण, बल्कि मुख्यतः अपने अनूठे गुणों और उनके द्वारा प्रस्तुत संभावित अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के कारण इतने महत्वपूर्ण हैं। यद्यपि नैनोकण प्राचीन काल से मौजूद हैं (उदाहरण के लिए, लाइकर्गस कप परावर्तित या संचरित प्रकाश में देखने पर अलग रंग का दिखाई देगा), हाल के दशकों में उनकी समझ और नियंत्रण में नाटकीय रूप से प्रगति हुई है, जिससे कई क्षेत्रों में कई नए और अभूतपूर्व अनुप्रयोग सामने आए हैं। इस प्रकार, नैनोमटेरियल के निर्माण और नियंत्रण की क्षमता ही इसका रहस्य है। नैनोटेक्नोलॉजी न केवल वर्तमान अनुप्रयोगों के लिए नई संभावनाओं के द्वार खोलती है, बल्कि भविष्य में महत्वपूर्ण अवसर भी पैदा करती है, जो वैश्विक आर्थिक और सामाजिक विकास में सकारात्मक योगदान देती है।

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अतिचालक पदार्थों और उनके अनुप्रयोगों के बारे में क्या? - अतिचालक पदार्थ, सीधे शब्दों में कहें तो, वे पदार्थ होते हैं, जिनमें से जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो उसकी ऊर्जा कम या नष्ट हुए बिना अनंत काल तक चलती है। अतिचालक पदार्थों के चिकित्सा , विद्युत संचरण, चुंबकीय उत्तोलन रेलगाड़ियाँ, कण त्वरक आदि जैसे क्षेत्रों में कई अलग-अलग अनुप्रयोग हैं। वर्तमान में, अतिचालक पदार्थों का उपयोग करने वाला सबसे लोकप्रिय उपकरण चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI) मशीनें हैं, जो शरीर के अंदर विस्तृत इमेजिंग के लिए आवश्यक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र बनाने हेतु अतिचालक चुम्बकों का उपयोग करती हैं। अतिचालक पदार्थों की बदौलत, MRI मशीनें अधिक कुशलता से काम करती हैं और उच्च गुणवत्ता वाली तस्वीरें प्रदान करती हैं। हाल ही में, चीन ने एक निर्वात नली में अतिचालक कुंडलियों के चुंबकीय उत्तोलन पर चलने वाली एक ट्रेन का सफलतापूर्वक परीक्षण किया है, जो 623 किमी/घंटा (डिज़ाइन की गई गति 1,000 किमी/घंटा तक पहुँच सकती है) तक की गति तक पहुँचती है। शायद अतिचालक पदार्थों के व्यावसायीकरण और व्यापक उपयोग को रोकने वाली सबसे बड़ी चुनौती वर्तमान में अत्यंत कम परिचालन तापमान है। अतिचालकता के लिए निम्न तापमान बनाए रखने हेतु जटिल और महंगी शीतलन प्रणालियों, जैसे द्रव हीलियम (-269°C) या द्रव नाइट्रोजन (-196°C) का उपयोग आवश्यक है। अन्य चुनौतियों में उच्च उत्पादन लागत, कम यांत्रिक स्थायित्व, जटिल निर्माण तकनीकें, प्रबल चुंबकीय क्षेत्रों में अतिचालक अवस्था बनाए रखने की क्षमता, या उच्च दाब में अतिचालक अवस्था बनाए रखने की आवश्यकता शामिल है।

प्रयोगशाला में सहकर्मियों के साथ बातचीत

नैनोमटेरियल के अनुप्रयोग पर प्रोफ़ेसर के शोध में क्या नए विकास हुए हैं? - लगभग 10 वर्षों के बुनियादी शोध के बाद, नैनोमटेरियल और सेंसर के क्षेत्र में कुछ उपलब्धियों के साथ, हमारे समूह ने रोगों के निदान हेतु श्वास विश्लेषण हेतु IoT (इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स) में अनुप्रयोगों हेतु एकीकृत नैनोमटेरियल पर शोध करने का निर्णय लिया। यह वास्तव में एक विकासात्मक कदम है और आधुनिक वैज्ञानिक अनुसंधान में अंतःविषय भावना को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है। नैनोमटेरियल, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और IoT का संयोजन न केवल रोग निदान की नई संभावनाओं को खोलता है, बल्कि उन्नत चिकित्सा तकनीकों के विकास, या उद्योग, पर्यावरण, सुरक्षा जैसे विभिन्न क्षेत्रों में कई अनुप्रयोगों में भी योगदान देता है... हमारा विचार 2009 में नेचर नैनोटेक्नोलॉजी पत्रिका में होसम हैक (इज़राइल) के नेतृत्व में "सोने के नैनोकणों का उपयोग करके श्वास के माध्यम से फेफड़ों के कैंसर का निदान" पर प्रकाशित शोध कार्य का संदर्भ देते हुए बना था। इस समूह के शोध से पता चलता है कि स्वस्थ लोगों और फेफड़ों के कैंसर के रोगियों के श्वास विश्लेषण परिणामों की तुलना करके, फेफड़ों के कैंसर के रोगियों की पहचान करना संभव है।

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हमारे बाद के शोध ने नैनोमटेरियल का उपयोग करके एक अर्धचालक गैस सेंसर बनाया है जो बेहतर प्रतिक्रिया दे सकता है, गोल्ड नैनो की तुलना में कम गैस सांद्रता पहचान सीमा प्रदान कर सकता है और रोग जाँच और निदान के लिए श्वास विश्लेषण में उपयोग के लिए पूरी तरह से विकसित किया जा सकता है। यह 2019 में विनग्रुप इनोवेशन फाउंडेशन (विनआईएफ) द्वारा वित्त पोषित एक परियोजना में अनुप्रयुक्त अनुसंधान दिशा है। विनआईएफ को इस चुनौतीपूर्ण परियोजना का आत्मविश्वास से प्रस्ताव देने के हमारे पीछे एक प्रेरणा फाउंडेशन की "जोखिम लेने" की प्रवृत्ति है। इस प्रगतिशील तंत्र के कारण, एक सुरक्षित अनुसंधान दिशा प्रस्तावित करने के बजाय, जो निश्चित रूप से एक उत्पाद उत्पन्न करेगी, हम उच्च संभावित जोखिम के बावजूद, एक महत्वपूर्ण विषय पर काम करने के लिए दृढ़ हैं। इस शोध का सिद्धांत यह है कि जब लोग फेफड़ों के कैंसर, अस्थमा, मधुमेह आदि जैसी कुछ बीमारियों से पीड़ित होते हैं, तो यह शरीर के चयापचय को प्रभावित करता है, जिससे रोगी की सांस में अलग-अलग सांद्रता वाली विशिष्ट गैसें (जैविक मार्कर) बनती हैं। ये जैविक मार्कर प्रत्येक प्रकार की बीमारी के लिए अलग-अलग रूप से बदलेंगे। गैस सेंसर जैविक मार्करों की पहचान और विश्लेषण करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो बायोप्सी जैसी आक्रामक विधियों के बिना बीमारियों का शीघ्र पता लगाने में मदद करते हैं। माइक्रोचिप्स और सेमीकंडक्टर चिप्स का चलन पहले से कहीं ज़्यादा तेज़ होता जा रहा है। प्रोफ़ेसर के अनुसार, हमें इस लहर का लाभ किस दिशा में उठाना चाहिए? - हाँ, यह विषय बहुत चर्चित है और आधुनिक तकनीक के कई शोध, विकास और अनुप्रयोग का केंद्र है। इस क्षेत्र में विकास और प्रगति न केवल सूचना और संचार प्रौद्योगिकी के विकास को बढ़ावा देती है, बल्कि कई अन्य उद्योगों पर भी गहरा प्रभाव डालती है। लेकिन सच कहूँ तो, हमारी सेमीकंडक्टर और माइक्रोचिप टीम अभी भी बहुत छोटी है और उसकी विशेषज्ञता सीमित है। इसके अलावा, आज वियतनाम में, हमारे पास एक मज़बूत सेमीकंडक्टर अनुसंधान केंद्र नहीं है, और सेमीकंडक्टर पारिस्थितिकी तंत्र का भी अभाव है। मेरी राय में, वियतनाम को प्रतिस्पर्धी क्षमता वाले विशिष्ट क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित करके, अनुसंधान एवं विकास और मानव संसाधन प्रशिक्षण में निवेश करके, एक तकनीकी पारिस्थितिकी तंत्र और सहायक उद्योगों का निर्माण करके, और प्रमुख उद्योगों में तकनीक को लागू करके सेमीकंडक्टर और माइक्रोचिप प्रौद्योगिकी विकास की लहर का लाभ उठाना चाहिए। ये रणनीतियाँ वियतनाम को स्थायी रूप से विकसित होने और तेज़ी से बदलते वैश्विक तकनीकी संदर्भ में प्रभावी ढंग से प्रतिस्पर्धा करने में मदद करेंगी। धन्यवाद, प्रोफ़ेसर!

Thanhnien.vn

स्रोत: https://thanhnien.vn/nha-khoa-hoc-vat-lieu-nguyen-duc-hoa-vat-lieu-nano-day-thu-vi-185240531094042686.htm