पदार्थ वैज्ञानिक गुयेन ड्यूक होआ: 'नैनोमैटेरियल्स बेहद दिलचस्प हैं!'

एक व्यावहारिक भौतिक विज्ञानी के रूप में, क्या आप कभी सैद्धांतिक भौतिकी के रोमांस और दर्शन से मोहित हुए हैं? - सिद्धांत की व्यावहारिकता और व्यवहार्यता महत्वपूर्ण हैं क्योंकि एक सिद्धांत भौतिक घटनाओं पर नए दृष्टिकोण खोल सकता है, जिससे अभूतपूर्व तकनीकों का विकास हो सकता है। अमूर्त अवधारणाएं नैनो तकनीक, नए पदार्थों, चिकित्सा और क्वांटम सूचना के क्षेत्र में व्यावहारिक अनुप्रयोगों को जन्म दे सकती हैं... इसलिए, सैद्धांतिक भौतिकी का रोमांस और दर्शन न केवल आकर्षित करते हैं बल्कि व्यावहारिक भौतिकी की व्यावहारिकता को भी पूरक बनाते हैं, जिससे खोज और नवाचार की एक रोमांचक यात्रा का निर्माण होता है। सैद्धांतिक और प्रायोगिक भौतिकी का संयोजन भौतिकविदों के लिए एक व्यापक और समृद्ध अनुभव प्रदान करता है। मैं हमेशा से भौतिकी में सैद्धांतिक समस्याओं में रुचि रखता रहा हूं और उनसे प्रेरित रहा हूं। यही कारण है कि हमारे हालिया शोध में प्रयोगकर्ताओं और सैद्धांतिक एवं कम्प्यूटेशनल शोधकर्ताओं के बीच सहयोग शामिल है। सिद्धांत मौलिक सिद्धांतों की पूर्ण समझ प्रदान करने के साथ-साथ एक व्यापक आधार भी प्रदान करता है जिससे भौतिक घटनाओं पर नए दृष्टिकोण खोले जा सकते हैं।

प्रोफेसर डॉ. गुयेन डुक होआ (बाएं) अपने प्रेरणादायक गुरु प्रोफेसर डॉ. गुयेन डुक चिएन के साथ।

प्रोफेसर महोदय, क्या आप अपने शोध के मुख्य विषयों में से एक को सरल शब्दों में समझा सकते हैं: नैनोमैटेरियल्स में इतने सारे अप्रत्याशित गुण क्यों होते हैं? नैनोमैटेरियल्स परमाणु और आणविक स्तर पर कार्य करते हैं, जहाँ बड़े आकार पर लागू होने वाले सामान्य भौतिक नियम लागू नहीं होते, जिनमें नैनोस्केल पर आकार प्रभाव, सतह-से-आयतन अनुपात में अंतर, क्वांटम प्रभाव और नैनोस्केल पर परमाणुओं के बीच मजबूत अंतःक्रियाएँ शामिल हैं। इससे नए भौतिक, रासायनिक और जैविक गुण उत्पन्न होते हैं, जिससे अनुप्रयोगों की अपार संभावनाएँ खुलती हैं। यही कारण है कि नैनोमैटेरियल्स चिकित्सा और इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर ऊर्जा तक कई क्षेत्रों में उपयोगी हैं। इसका एक उल्लेखनीय उदाहरण तत्व सोना (प्रतीक Au) है: बड़े आकार में यह पीला होता है और पानी में अघुलनशील होता है; लेकिन जब इसे नैनोस्केल में तोड़ा जाता है, तो कण के आकार के आधार पर यह लाल, नीला या अन्य रंगों का हो सकता है। क्वांटम डॉट्स अद्वितीय प्रकाशीय गुणों वाले अर्धचालक नैनोकण हैं: उत्तेजित होने पर, वे प्रकाश उत्सर्जित करते हैं जिसका रंग कण के आकार पर निर्भर करता है। क्वांटम डॉट्स का उपयोग टीवी डिस्प्ले (QLEDs), LEDs और चिकित्सा अनुप्रयोगों जैसे रोग निदान के लिए फ्लोरेसेंस इमेजिंग में किया जाता है।

हनोई पेडागोजिकल यूनिवर्सिटी के मेरे सहपाठियों के साथ

1D और 2D पदार्थ क्या हैं? क्या हम जो भी पदार्थ देखते हैं वे सभी 3D नहीं होते? - हम जिस दुनिया को समझते हैं वह एक 3D स्थानिक दुनिया है। जब एक आयाम अन्य दो आयामों से बहुत बड़ा होता है, तो वस्तु को एक-आयामी माना जा सकता है - यानी, एक 1D पदार्थ; या जब दो आयाम तीसरे आयाम से बहुत बड़े होते हैं, तो वस्तु को लगभग द्वि-आयामी माना जा सकता है - यानी, 2D। नैनोस्केल पर, 1D और 2D पदार्थों में कई अद्वितीय गुण होते हैं क्योंकि उनकी परमाणु संरचना एक या दो आयामों तक सीमित होती है। कार्बन नैनोट्यूब (खोखले बेलनाकार ट्यूब जिनका व्यास <100 नैनोमीटर और लंबाई कुछ माइक्रोमीटर या उससे अधिक हो सकती है) जैसे 1D पदार्थ में अत्यधिक उच्च आंशिक तन्यता शक्ति और अच्छी विद्युत और ऊष्मीय चालकता होती है। नैनोवायर (जिनका व्यास <100 नैनोमीटर और लंबाई-से-व्यास अनुपात बहुत अधिक होता है, जो धातुओं, अर्धचालकों और धातु ऑक्साइड जैसे विभिन्न पदार्थों से बने होते हैं) का उपयोग सेंसर या इलेक्ट्रॉनिक घटकों में किया जा सकता है। ग्राफीन जैसी द्विआयामी सामग्री (जिसमें मधुकोश जैसी संरचना में व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की एक परत होती है) में अत्यंत मजबूत यांत्रिक गुण, अच्छी विद्युत और ऊष्मीय चालकता होती है, और यह इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा और पारदर्शी इलेक्ट्रोड के क्षेत्र में कई शोधों और अनुप्रयोगों का आधार बनती है। नैनो तकनीक के साथ, द्विआयामी और द्विआयामी सामग्री तेजी से विकसित हो रही हैं और उनके विविध अनुप्रयोग हैं, जो भौतिक जगत के बारे में मानव की समझ को व्यापक बनाने में योगदान दे रहे हैं और भविष्य में अभूतपूर्व तकनीकी प्रगति का वादा करते हैं।

ITIMS के सहकर्मियों के साथ मिलकर

क्या भौतिक कणों को जितना अधिक विखंडित किया जाता है, उतने ही अधिक आश्चर्य और संभावित अनुप्रयोग सामने आते हैं? कणों को न्यूनतम स्तर तक विखंडित करने पर क्या शेष बचता है? यह एक रोचक प्रश्न है जो पदार्थ विज्ञान और नैनो प्रौद्योगिकी के कुछ मूलभूत सिद्धांतों को स्पष्ट करने में सहायक होता है। वास्तव में, जब हम पदार्थ कणों को नैनो पैमाने तक विखंडित करते हैं, तो अनेक नए और अप्रत्याशित गुण सामने आते हैं। कणों को और विखंडित करके, हम पदार्थ के सबसे मूलभूत स्तर तक पहुँचते हैं, अर्थात् परमाणु और उप-परमाणु कण जैसे प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, क्वार्क, लेप्टॉन और बोसॉन – जो वर्तमान में पदार्थों की सबसे छोटी घटक इकाइयाँ हैं। हालाँकि, भविष्य में, अनेक और मूलभूत कणों की खोज की जा सकती है या उनके अस्तित्व की भविष्यवाणी की जा सकती है। यही बात पदार्थ वैज्ञानिकों को प्रेरित करती है, क्योंकि विज्ञान का कोई अंत नहीं है। सैद्धांतिक भौतिकी में ये क्षेत्र कल्पना, दर्शन और रोमांच से भी जुड़े हैं।

प्राचीन काल से ही अनेक कलाकृतियों में नैनोकण पाए गए हैं। आधुनिक समाज के लिए नैनोपदार्थ इतने महत्वपूर्ण क्यों हैं? नैनोपदार्थ आधुनिक समाज के लिए न केवल अपने छोटे आकार के कारण, बल्कि मुख्य रूप से अपने अद्वितीय गुणों और व्यापक संभावित अनुप्रयोगों के कारण अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। यद्यपि नैनोकण प्राचीन काल से ही मौजूद हैं (उदाहरण के लिए, लाइकुर्गस कप परावर्तित या पारगम्य प्रकाश में देखने पर अलग-अलग रंग प्रदर्शित करेगा), हाल के दशकों में इनके बारे में हमारी समझ और नियंत्रण में नाटकीय प्रगति हुई है, जिससे विभिन्न क्षेत्रों में कई नए और अभूतपूर्व अनुप्रयोगों के द्वार खुल गए हैं। इस प्रकार, नैनोपदार्थों के निर्माण और नियंत्रण की क्षमता ही कुंजी है। नैनोप्रौद्योगिकी न केवल वर्तमान अनुप्रयोगों के लिए नई संभावनाएं खोलती है, बल्कि भविष्य में अभूतपूर्व अवसर भी सृजित करती है, जिससे वैश्विक आर्थिक और सामाजिक विकास में सकारात्मक योगदान मिलता है।

बा वी में आईटीआईएमएस के सहयोगियों के साथ

अतिचालक पदार्थों और उनके अनुप्रयोगों के बारे में क्या? सरल शब्दों में कहें तो, अतिचालक पदार्थ वह पदार्थ है जिसमें विद्युत धारा प्रवाहित होने पर उसकी ऊर्जा में कोई गिरावट या हानि नहीं होती और वह स्थिर बनी रहती है। चिकित्सा , विद्युत संचरण, चुंबकीय उत्तोलन रेलगाड़ियाँ, कण त्वरक आदि क्षेत्रों में अतिचालक पदार्थों के अनेक अनुप्रयोग हैं। वर्तमान में, अतिचालक पदार्थों का उपयोग करने वाला सबसे आम उपकरण चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) मशीनें हैं, जो शरीर के आंतरिक भाग की विस्तृत इमेजिंग के लिए आवश्यक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने हेतु अतिचालक चुंबकों का उपयोग करती हैं। अतिचालक पदार्थों के कारण, एमआरआई मशीनें अधिक कुशलता से कार्य करती हैं और उच्च गुणवत्ता वाली छवियाँ प्रदान करती हैं। हाल ही में, चीन ने निर्वात ट्यूब में अतिचालक कुंडलियों वाली चुंबकीय उत्तोलन रेलगाड़ी का सफलतापूर्वक परीक्षण किया, जिसने 623 किमी/घंटा से अधिक की गति प्राप्त की (डिज़ाइन की गई गति 1,000 किमी/घंटा तक पहुँच सकती है)। संभवतः वर्तमान में अतिचालक पदार्थों के व्यावसायीकरण और व्यापक उपयोग में सबसे बड़ी बाधा उनका बहुत कम परिचालन तापमान है। अतिचालकता के लिए कम तापमान बनाए रखने हेतु तरल हीलियम (-269°C) या तरल नाइट्रोजन (-196°C) जैसे जटिल और महंगे शीतलन प्रणालियों का उपयोग आवश्यक है। अन्य चुनौतियों में उच्च उत्पादन लागत, कम यांत्रिक शक्ति, जटिल निर्माण तकनीक, प्रबल चुंबकीय क्षेत्रों में अतिचालकता बनाए रखने की क्षमता और उच्च दबाव में अतिचालकता की आवश्यकता शामिल हैं।

प्रयोगशाला में सहकर्मियों के साथ चर्चा करना।

नैनोमटेरियल अनुप्रयोगों पर प्रोफेसर के शोध में नवीनतम विकास क्या हैं? - नैनोमटेरियल और सेंसर के क्षेत्र में कुछ उपलब्धियों के साथ लगभग 10 वर्षों के मूलभूत शोध के बाद, हमारे समूह ने रोग निदान में श्वास विश्लेषण के लिए IoT (इंटरनेट ऑफ थिंग्स) में अनुप्रयोग हेतु एकीकृत नैनोमटेरियल पर शोध करने का निर्णय लिया। यह वास्तव में एक महत्वपूर्ण कदम है और आधुनिक वैज्ञानिक अनुसंधान में अंतःविषयक भावना को स्पष्ट रूप से दर्शाता है। नैनोमटेरियल, इलेक्ट्रॉनिक घटकों और IoT का संयोजन न केवल रोग निदान के लिए नई संभावनाएं खोलता है, बल्कि उन्नत चिकित्सा प्रौद्योगिकियों के विकास में भी योगदान देता है, साथ ही उद्योग, पर्यावरण, सुरक्षा जैसे विभिन्न क्षेत्रों में कई अनुप्रयोगों में भी उपयोगी है। हमारा विचार 2009 में तब आया जब हमने होसम हैक (इज़राइल) द्वारा नेचर नैनोटेक्नोलॉजी में प्रकाशित "सोने के नैनोकणों का उपयोग करके श्वास के माध्यम से फेफड़ों के कैंसर का निदान" पर शोध पत्र का अध्ययन किया। इस समूह के शोध से पता चलता है कि स्वस्थ व्यक्तियों और फेफड़ों के कैंसर के रोगियों के श्वास विश्लेषण परिणामों की तुलना करके फेफड़ों के कैंसर के रोगियों की पहचान करना संभव है।

किसी कार्यक्रम में विशेषज्ञों के साथ बातचीत करना।

हमारे आगे के शोध के परिणामस्वरूप नैनोमैटेरियल्स का उपयोग करके अर्धचालक गैस सेंसर बनाए गए हैं जो सोने के नैनोकणों की तुलना में बेहतर प्रतिक्रियाशीलता और कम गैस सांद्रता पहचान सीमा प्रदान करते हैं, और रोग स्क्रीनिंग और निदान के लिए श्वास विश्लेषण में अनुप्रयोगों के लिए पूरी तरह से विकसित किए जाने में सक्षम हैं। यह शोध दिशा 2019 में विंग्रुप इनोवेशन फाउंडेशन (VinIF) द्वारा वित्त पोषित एक परियोजना में लागू की गई है। VinIF फाउंडेशन को इस चुनौतीपूर्ण परियोजना का प्रस्ताव देने में हमारे आत्मविश्वास के पीछे एक प्रेरक शक्ति फाउंडेशन का "जोखिम लेने वाला" दृष्टिकोण है। इस प्रगतिशील तंत्र के लिए धन्यवाद, गारंटीकृत उत्पाद परिणामों के साथ एक सुरक्षित शोध दिशा का प्रस्ताव देने के बजाय, हमने एक अभूतपूर्व विषय पर काम करने का निर्णय लिया, भले ही इसमें उच्च जोखिम था। 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 में चयापचय प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है, जिससे रोगी की सांस में अलग-अलग सांद्रता में विशिष्ट गैसें (बायोमार्कर) उत्पन्न होती हैं। ये बायोमार्कर प्रत्येक प्रकार की बीमारी के लिए अलग-अलग रूप से बदलते हैं। गैस सेंसर इन बायोमार्करों की पहचान और विश्लेषण करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो बायोप्सी जैसी आक्रामक विधियों के बिना बीमारियों का जल्दी पता लगाने में मदद करते हैं। माइक्रोचिप्स और सेमीकंडक्टर चिप्स का क्षेत्र पहले से कहीं अधिक तेज़ी से विकसित हो रहा है। प्रोफेसर के अनुसार, हमें इस क्षेत्र का लाभ किस दिशा में उठाना चाहिए? -जी हां, यह विषय बहुत चर्चित है और आधुनिक प्रौद्योगिकी के कई अनुसंधान, 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 कहें तो, हमारे सेमीकंडक्टर और माइक्रोचिप क्षेत्र में कार्यरत कर्मचारियों की संख्या अभी भी बहुत कम है और उनकी विशेषज्ञता भी सीमित है। इसके अलावा, वियतनाम में वर्तमान में पर्याप्त रूप से मजबूत सेमीकंडक्टर अनुसंधान केंद्र और एक सुदृढ़ सेमीकंडक्टर पारिस्थितिकी तंत्र का अभाव है। मेरे विचार से, वियतनाम को प्रतिस्पर्धी क्षमता वाले विशिष्ट क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित करके, अनुसंधान एवं विकास और मानव संसाधन प्रशिक्षण में निवेश करके, एक प्रौद्योगिकी और सहायक औद्योगिक पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण करके और प्रमुख उद्योगों में प्रौद्योगिकी को लागू करके सेमीकंडक्टर और माइक्रोचिप प्रौद्योगिकी के इस उछाल का लाभ उठाना चाहिए। ये रणनीतियाँ वियतनाम को सतत विकास प्राप्त करने और तेजी से बदलती वैश्विक प्रौद्योगिकी के संदर्भ में प्रभावी ढंग से प्रतिस्पर्धा करने में मदद करेंगी। धन्यवाद, प्रोफेसर!

Thanhnien.vn

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