மிகை மின் கடத்தல்: அடுத்த நோபல் இந்தியாவுக்கா?

இந்தியாவில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிற மின்சாரத்தில் 20% நம் வீடுகளுக்கு வரும் முன்பே வழியில் சேதாரமாவது உங்களுக்குத் தெரியுமா? இது அமெரிக்காவின் மொத்த மின் சேதாரத்தை விட மூன்று மடங்கு அதிகம். சேதாரத்தைத் தடுத்தால், நமது மாதாந்திர மின் கட்டணமும் குறையும். பல கிராமங்களுக்கும் விவசாயிகளுக்கும் கூடுதலாக மின் வசதியும் கொடுக்கலாம்.

உரிய தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி சேதாரத்தைத் தடுப்பதோடு, மெல்லிய மின் கம்பிகளில் இலகுவான கட்டமைப்புகளோடு மின் விநியோகம் செய்யலாம். முக்கியமாக, வீட்டில் நீங்கள் பயன்படுத்தும் எல்லா மின் சாதனங்களுக்கும் சேர்த்து செலவாகும் மின்சாரத்தின் அளவையும் குறைக்கலாம். இப்படி இந்தியா முழுவதும் மிச்சமாகும் மின்சாரம் நாட்டின் பொக்கிஷம். இதற்கான தொழில்நுட்பம்தான் ‘மிகை மின் கடத்தல்’ (சூப்பர்கண்டக்டிவிடி)!

வேகத்தடையில்லா மின்சாரம்

போக்குவரத்து நெரிசலுள்ள ஒரு சாலையில் தினந்தோறும் நீங்கள் பயணிப்பதாக வைத்துக்கொள்வோம். வாகனங்கள் மெதுவாக நகர்வதால் கால விரயத்தையும், எரிபொருள் செலவையும் நீங்கள் முணுமுணுத்தபடியே சகித்துக்கொள்கிறீர்கள். இந்தியாவில் சுற்றுப்பயணம் செய்யும் அமெரிக்க அதிபர் அவ்வழியாகப் பயணப்பட்டால், சாலையில் வேகத்தடைகள் அகற்றப்பட்டு, போக்குவரத்து கட்டுப்படுத்தப்பட்டு அதிபரின் வாகன வரிசை அதிவேகத்தில் பறக்கும் அல்லவா? வழக்கமாக வாகனங்கள் மெதுவாக ஊர்ந்துசெல்லும் சாலையில், சந்தர்ப்ப சூழ்நிலை வாய்த்தால் வாகனங்கள் அதிவிரைவாகவும் பயணிக்க முடியும் என்பதைத்தானே இது காட்டுகிறது?

சாலையில் வாகனங்களைப் போல மின் கம்பியில் எலெக்ட்ரான்களின் நகர்வே மின்சாரம். எலெக்ட்ரான்களின் நகர்வுக்கு வழக்கமாகத் ‘தடை’ (ரெஸிஸ்டென்ஸ்) இருக்கும். ஒவ்வொரு உலோகத்திலும் வெவ்வேறு அளவுக்கு எதிர்ப்பு இருக்கும். இதனால், மின் சேதாரம் ஏற்படுகிறது. சில சூழல்களில் இந்த எதிர்ப்பு முற்றிலும் குறைந்து எலெக்ட்ரான்கள் அதிவேகத்தில் நகர்ந்தால் சேதாரமில்லாமல் மின்சாரம் கடத்தப்படும். இந்த நிலையே மிகை மின் கடத்தல். இந்த நிலையில் மின் எதிர்ப்பாற்றல் முற்றிலும் அழிவதோடு, காந்த அலைகளை எதிர்க்கும் ‘எதிர்காந்த சக்தி’யும் (டையாமேக்னடிஸம்) உருவாகும்.

எந்தச் சூழ்நிலையில் இப்படி ஆகும்?

ஒரு மின் கம்பியைக் குறைந்த வெப்பநிலையில் வைத்தால் அதன் மின் எதிர்ப்பாற்றல் குறையும். வெப்பநிலையைக் குறைத்துக்கொண்டே சென்றால், ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் அதன் மின் எதிர்ப்பாற்றல் பூஜ்ஜியமாகும். இந்த மிகை மின் கடத்தல் உறைநிலையிலோ அதற்கும் கீழான வெப்பநிலையிலோதான் நிகழும். இதேமாதிரி எல்லாப் பொருட்களிலும் நிகழ்வதில்லை; வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில், வெவ்வேறு பொருட்களில் நிகழும். பாதரசம் ‘-269’ செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் சேதாரமில்லாமல் மிகை மின் கடத்தியாகும். இப்படி உறைநிலைக்கும் கீழான வெப்பநிலையை எப்படி நடைமுறைப்படுத்தி அன்றாட மின் கருவிகளில் மிகை மின் கடத்தல் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவது? இந்தக் கேள்விக்கு விடை கண்டுபிடித்துவிட மாட்டோமா என்றுதான் எண்ணற்ற விஞ்ஞானிகள் துடியாய்த் துடித்துக்கொண்டிருக்கிறார்கள்.

உலகின் பல்வேறு பகுதிகளில் விஞ்ஞானிகள் மிகை மின் கடத்தல் ஆராய்ச்சியில் போராடிக்கொண்டிருக்கும் வேளையில், பெங்களூருவிலுள்ள இந்திய அறிவியல் நிறுவனத்தின் இரண்டு பேராசிரியர்கள் கடந்த ஆண்டு ஜூலை மாதம் எழுதிய ஒரு ஆராய்ச்சிக் கட்டுரை, அறிவியல் உலகையே திரும்பிப் பார்க்க வைத்திருக்கிறது. வழக்கமான சுற்றுப்புற வெப்பநிலையிலும் மிகை மின் கடத்தல் சாத்தியம் என்பதே அந்தக் கட்டுரையின் செய்தி.

13 டிகிரி செல்சியஸ் மற்றும் அதற்கு அதிகமான வெப்பநிலையில் தங்கம்-வெள்ளி கூட்டுக்கலவையில் மிகை மின் கடத்தல் நிகழும். இதுதான் பேராசிரியர்கள் தேவ் குமார் தாப்பா, அன்ஷு பாண்டே ஆகியோரின் கண்டுபிடிப்பு. இதற்காக இவர்களும் ஆராய்ச்சியாளர் குழுவும் உருவாக்கிய நானோ உலோகப் படலமும் உருண்டைகளும் மிக முக்கியமானவை. தங்க அடித்தளத்தில் வெள்ளி உருண்டைகளைப் பொதிந்து உருவாக்கப்பட்ட இந்த நானோ பொருட்கள் அளவில் மிகமிகச் சிறியவை. மிகை மின் கடத்தல் நிகழும்போது எதிர்காந்த விசையும் இப்பொருளில் தூண்டப்பட்டது என்பது பேராசிரியர்களின் கூடுதல் பதிவு.

புதிய கண்டுபிடிப்பும் விமர்சனங்களும்

புதிய அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகளுக்கு எப்போதும் பரவலான விமர்சனங்களும் எதிர்வாதங்களும் எழுவது வழக்கம். இந்தக் கண்டுபிடிப்பும் விதிவிலக்கல்ல. இதற்கு எழுந்த விமர்சனங்களைக் கணக்கில் கொண்டு, இந்தியப் பேராசிரியர்கள் தங்கள் சோதனைகளை மறுபடியும் செய்து திருத்தப்பட்ட ஆய்வுக் கட்டுரையை 28 மே 2019-ல் சமர்ப்பித்துள்ளனர்.

தங்கமும் வெள்ளியும் தனித்தனியே மிகை மின் கடத்தும் நிலையை அடையாது. இவற்றின் கூட்டுக்கலவை எப்படி மிகை மின் கடத்தும் நிலையை அடைகிறது? அதிலும் அறை வெப்பநிலையில் எப்படி? இதுபோன்ற வாதங்களும் உண்டு. இதைப் போன்ற நிகழ்வுகள் சாத்தியம் என அறிவியல் தத்துவங்களை மேற்கோள் காட்டி சில விஞ்ஞானிகள் கூறியிருப்பதும் கவனிக்கத்தக்கது.

மிகை மின் கடத்தல் நிலையில், மின் எதிர்ப்பாற்றல் குறையும்போது உடனடியாக அதே வெப்பநிலையில் எதிர்காந்த நிலையும் உருவாக வேண்டும். ஆனால், இந்தியப் பேராசிரியர்களின் ஆய்வில் இவை இரண்டும் ஏறக்குறைய 10 கெல்வின் இடைவெளியில் நிகழ்ந்திருக்கின்றன. இது குறித்த கேள்விக்கும் விளக்கம் அளிக்கப்பட்டிருக்கிறது. காந்தத்தை அருகில் கொண்டுசெல்லும்போது தங்கம்-வெள்ளி உருண்டைகள் எதிர்காந்த விசையில் மிதப்பதைக் காணொளிக் காட்சியாகப் பதிவுசெய்து இந்தியப் பேராசிரியர்கள் வெளியிட்டுள்ளனர்.

கருத்தியல் தளத்தில் வாதங்களும் எதிர்வாதங்களும் மிக முக்கியம். முனைவர் பட்ட ஆய்வு மாணவர்கள்கூட பொதுக்களத்தில் எதிர்வாதங்களை மேற்கொண்டு தங்களது ஆய்வு முடிவுகளைத் தற்காத்த பிறகே பட்டம் பெறுகிறார்கள் என்பது நாம் அறிந்ததே. இந்தப் பரிசோதனைகள் பிறரால் திரும்பச் செய்யப்பட்டு, முடிவுகள் உறுதிசெய்யப்படும். பிறகு, அறிவியல் கோட்பாடுகள் மறுவரையறுக்கப்பட்டுப் புரிதல்கள் பதிவுசெய்யப்படும்.

எதிர்காலப் போக்கு

புல்லட் ரயிலிலும், மருத்துவமனைகளில் எம்.ஆர்.ஐ ஸ்கேன் கருவிகளிலும் மிகை மின் காந்தங்கள் தற்போது பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பேராசிரியர்கள் தாப்பா, பாண்டே குழுவினரின் இந்த இந்தியக் கண்டுபிடிப்பு, ஒரு மாபெரும் மின்சாரப் புரட்சிக்கு வித்திடலாம். புதிய மில்லியன் டாலர் சந்தையைக் கட்டமைக்கலாம். தங்கம், வெள்ளியின் தொழில் துறைப் பயன்பாடு அதிகமாகலாம். தங்கம்-வெள்ளி உலோகக் கலவைகளைப் போல பிற மிகை மின் கடத்திகளுக்கான தேடல்கள் உலக அளவில் சூடுபிடிக்கலாம். எல்லா மின்சாரம் சார்ந்த பயன்பாடுகளுக்கும் இத்தொழில்நுட்பத்தின் விரல்கள் நீளலாம். செயற்கைக்கோளிலிருந்து மின் விசிறி வரை மின் சிக்கனம் நிஜமாகலாம். மின் சேமிப்பால் சுற்றுச்சூழல் மீட்கப்படலாம். கடைசிக் குடிமகனுக்கும் தடையில்லா மின்சாரம் கிடைக்கப்பெறலாம்!

மிகை மின் கடத்தல் தொடர்பான கண்டுபிடிப்புகள் இதுவரை ஆறு நோபல் பரிசுகளைத் தட்டிச்சென்றுள்ளன. தற்போதைய கண்டுபிடிப்பின் முக்கியத்துவத்தையும், உலக அளவில் இது பெற்றுள்ள கவனிப்பையும் அவதானிக்கும்போது, பேராசிரியர்கள் தாப்பா, பாண்டே குழுவினர் இந்தியாவை அடுத்த நோபல் பரிசுக்கு அருகில் நகர்த்தியுள்ளனர் என்றே எண்ணத் தோன்றுகிறது.

- வி.டில்லிபாபு, இந்திய பாதுகாப்பு ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு நிறுவனத்தில் விஞ்ஞானி, ‘எந்திரத் தும்பிகள்’ உள்ளிட்ட நூல்களின் ஆசிரியர்.

தொடர்புக்கு: dillibabudrdo@gmail.com