அறிவியல் கதிர் - ரமணன்

வைரத்தின் குவாண்டம் குறைபாடு

‘தங்கத்திலே ஒரு குறை இருந்தாலும்’ என்று கவிஞர் கண்ணதாசன் பாடினார். இப்போது அறிவியலாளர்கள் ‘வைரத்திலே ஒரு குறை இருந்தாலும்’ என்று பாடுகிறார்கள். ஆக்ஸ்போர்டு, கேம்பிரிட்ஜ் மற்றும் மான்செஸ்டர் பல்கலைக்கழகத்தை சேர்ந்த ஆய்வாளர்கள் வைரப் படிகத்தில் குவாண்டம் குறையை உண்டாக்கி அதை அவதானிக்கும் மிகப்பெரும் கண்டுபிடிப்பைச் செய்துள்ளார்கள்.  செவ்வியல் பொருள் அறிவியலில் ஒரு படிகத்தின் பரப்பில் (crystal lattice)  ஒரு அணு இல்லாமலோ அல்லது மாற்றப்பட்டிருந்தாலோ அது ஒரு குறை யாக கருதப்படும். ஆனால் குவாண்டம் இயற்பியலில் சில குறைகள் புதிய செயல்பாடுகளுக்கான திறவுகோலாக மாறுகின்றன. இந்த சிறப்பான குறை பாடுகள் நிற மய்யங்கள் என அழைக்  கப்படுகின்றன. அவை ஒளியை உள்  வாங்கவும் வெளிவிடவும் இயலும். இது நிலையாகவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட விதத்திலும் நிகழும். இந்த ஆய்வில் அயனிக் கற்றை களைக் கொண்டு வெள்ளீய(tin) அணுக்  களை வைரத்தின் பரப்பில் சில குறிப்பிட்ட இடங்களில் பதித்தனர். இது  தலைமுடியை விட மிக மிக நுட்பமான  நானோ மீட்டர் அளவில் செய்யப்பட்டது.  பின் படிகக் கட்டமைப்பை பாதிக்காமல் மிகை வேக லேசர் கற்றைகளால் பதிக்கப்பட்ட அணுக்களை செயல்பட வைத்தனர். அதிலிருந்து வெளிவரும் ஒளியை ஆய்வு செய்தனர். ஒளி உரு வாகும்போதே அதாவது லைவாக அதைக் கண்காணித்ததுதான் இந்த ஆய்வின் சிறப்பு.  குவாண்டம் கணினிகளின் கட்ட மைப்புக் கூறுகளான கியூ பிட்ஸ்களை பெரிய வரிசைகளாக அமைத்து நீண்ட தூரம் இணைப்பதற்கு தேவையான குவாண்டம் அமைப்பதற்கு இது உத வும். இந்த முறைகளை வைரத்தில் மட்டு மல்ல சிலிகான் கார்பைடு போன்ற பொருட்களிலும் விரிவுபடுத்தலாம். இந்த அமைப்பானது வருங்காலத்தில் இணையத்தை விட பாதுகாப்பிலும் செயல்பாட்டிலும் விஞ்சலாம். இணைய வழியில் தரவுகளை நகலெடுத்து அஞ்சல் செய்யப்படுகின்றன. ஆனால் குவாண்டம் முறை உள்பொதிந்து மேல்நிலை(entanglement and superposition) முறையை பயன் படுத்துகிறது. இதனால் நேரடியாகவும் சிதைக்கவொண்ணா விதமாகவும் இணைப்பைத் தர முடியும்.  இன்று சோதனை நிலையில் இருக்கும் இந்த அமைப்பு எதிர்காலத் தில் சைபர் பாதுகாப்பு, பகிரப்பட்ட குவாண்டம் கணிப்பு ஆகியவற்றில் பெரும் மாறுதல்களைச் செய்வதோடு, மருந்து கண்டுபிடிப்பு, பொருள் அறி வியல், காலநிலை மாடலிங் ஆகிய வற்றிலுள்ள தீர்க்க முடியாத பிரச்ச னைகளை தீர்க்கும். சிங்ருய் செங்(Xingrui Cheng) மற்றும் குழுவினரின் இந்த ஆய்வு நேச்சர்  கம்யூனிகேசன்ஸ் (2025) என்கிற இத ழில் வந்துள்ளது.

கண்ணசைவில் கணினியை இயக்கலாம்

கை கால்களை இயக்க இயலாதவர்கள் தங்களது கண்பாவையை அசைத்து கணினியை பயன்படுத்த ஒரு கருவியை சீன ஆய்வாளர்கள் கண்டுபிடித்துள்ளனர்.  இந்தக் கருவி கண்பாவை யின் நுணுக்கமான அசைவுகளை  அவதானித்து அதை பொருத்த மான கட்டளைகளாக மாற்று கிறது. எடுத்துக்காட்டாக பாவை யை இடதுபுறம் அசைத்தால் கணினியின் கர்சரை அந்த திசை யில் நகர்த்தும்; சக்கர நாற்காலி யை நாம் விரும்பும் இடத்திற்கு செலுத்தலாம்.  இந்தக் கருவியின் பிரதான பாகம் மிக மெல்லிய நெகிழ் தன்மை கொண்ட பாதுகாப்பான பிடிஎம்எஸ் (PDMS) பிளாஸ்டிக் படலம் ஆகும். இதை காண்டாக்ட் லென்ஸ் போல் கண்ணுக்குள் பொருத்திக் கொள்ள வேண்டும். கண் இமைக்கும்போது இது இமைகள் மேல் உரசி சிறிய அள வில் நிலை மின்சாரத்தை உண்  டாக்குகிறது. இந்த மின் சமிக்கை கள், உணர்விகள் பூசப்பட்ட சிறப்புக் கண்ணாடி மூலம் சேக ரிக்கப்படுகிறது. கண்ணாடி ஒரு  சமிக்கை பரிசீலிக்கும் அமைப்பு டன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இது ஓசைகளை வடிகட்டி சமிக்கை களை வலுப்படுத்துகிறது. மேலும்  அவற்றை ‘வலது பக்கம் திரும்பு’ ‘கர்சரை மேலே தூக்கு’ போன்ற குறிப்பான கட்டளைகளாக மாற்றுகிறது. ஒவ்வொரு முறை இமைக்கும்போதும் இமைகள் காண்டாக்ட் லென்ஸின் மீது உரசி உண்டாகும் எதிர் நிலை மின்சாரம் சேமிக்கப்படுகிறது. ஒரு  முறை இமைக்கும் போது உண்டா கும் மின்சாரம் 10 நிமிடங்களுக்கு நிற்கிறது.  இந்த ஆய்வாளர்கள் இதை ஒரு உயிருள்ள முயலிலும் செயற்கைக் கண் கோளங்களிலும் பரிசோதித்துள்ளனர். ‘முயலின் கண்களில் உரசப் படும் படலம் மின்சாரத்தை தேக்கி  வைத்துக் கொண்டது ஆச்சரி யமாக உள்ளது. ஓசையுடன் கூடிய  மின்காந்தச் சூழலிலும் இந்த அமைப்பு துல்லியமாக வேலை செய்ததும் எங்களை பிரமிக்க வைத்தது’ என்கிறார் இதன் ஆசி ரியரும் கியாங்டாவ் பல்க லைக்கழகத்தை சேர்ந்தவருமான யன் - சீ லாங். இதில் பயன்படுத்தியுள்ள பொருட்களும் வடிவமைப்பும் உயிரி இணக்கமானதும் உறுத்தா ததும் என்பது சிறப்பானது. எதிர்  காலத்தில் விண்வெளி வீரர் களுக்கான கருவிகள், சாதுர்ய வாகன ஓட்டும் முறை, மாற்றுத் திறனாளிகள் பொது வெளிகளை பயன்படுத்துவதற்கான தீர்வுகள் ஆகியவற்றில் இந்த முறை பயன்படும்  இந்த ஆய்வு செல்ரிப் போர்ட்ஸ் பிசிக்கல் சயின்ஸ்  என்கிற இதழில் வெளிவந்துள் ளது.

பயிர் வளர ஒரு பாட்டு!

தாவரங்கள் அமைதியானதும் அசையாததும் என கருதப்படுகின்றன. ஆனால் அவற்றின் வளர்ச்சியில் ஓசை குறிப்பாக இசை எவ்வாறு தாக்கம் செலுத்துகிறது என்பது அறிவியலாளர்களை ஆர்வப்படுத்தி வந்துள்ளது.  ஒலி என்பது அதிர்வுகள் காற்றிலோ அல்லது வேறு  ஊடகத்திலோ பயணம் செய்வது. தாவரங்களுக்கு செவி கிடையாது. ஆனால் அவற்றின் செல்களி லுள்ள உணர்விகள் வெளியிலிருந்து வரும் ஓசை  அலைகள் உட்பட பலவித எந்திரத் தூண்டுதல் களை அறிய இயலும். இந்த அதிர்வுகள் தாவ ரங்களிலுள்ள சமிக்கை வழிகளை தூண்டி ஹார்மோன் சுரப்பு, என்சைம் செயல்பாடுகள், மரபணு  வெளிப்பாடுகள் ஆகியவற்றில் தாக்கம் செலுத்த லாம். ஒலி அலைகள் தாவர திசுக்களில் நுண் அதிர்வு களை ஏற்படுத்தி அயனி வழிகளிலும் செல் சவ்வின்  நுழைவுத் தன்மைகளிலும் தாக்கம் செலுத்தி அதிக சத்துக்களை உள்ளிழுப்பதற்கு இட்டுச் செல்கின்றன. இதனால் ஒளிச்சேர்க்கைத் திறனும்  மேம்படுகிறது. மேலும் அதிர்வுகள் ஆக்சின்ஸ் எனும் தாவர ஹார்மோன்கள் சுரப்பதை அதிகரிக்கிறது. இந்த ஹார்மோன்கள் செல்களின் நீட்சிக்கும் வேர்களின் வளர்ச்சிக்கும் பொறுப்பானவை. கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழக தாவரவியல் துறை யில் செய்யப்பட்ட ஆய்வுகள் ஒலி உட்பட எந்திரத்  தூண்டுதல்கள் எவ்வாறு தாவரங்களில் தொடர் உயிர் வேதியல் வினைகளைத் தூண்டி தாவரங்கள் வீரியமாக வளர்வதற்கு இட்டுச் செல்கின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன.  அமெரிக்காவிலுள்ள உயிரி தொழில்நுட்பத் தகவல் தரவு மையத்தில் (National Center for  Biotechnology Information (NCBI) பதிவு செய்யப்பட்டுள்ள ஆய்வுகளின்படி ஒலி அலைகள்  தாவரங்கள் உறிஞ்சும் சத்துக்களையும் வளர்ச்சி  வேகத்தையும் அதிகரித்து வளர்சிதை செயல்பாடு களை மாற்றுகின்றன.  பல ஆய்வுகள் இதை நிரூபித்துள்ளன. எடுத்துக்  காட்டாக 2016இல் செய்யப்பட்ட ஒரு சோதனையா னது செவ்வியல் இசைக்கு ஆட்பட்ட தக்காளிச்  செடிகள் அமைதியான சூழலிலும் அல்லது ராக்  இசையிலும் வளர்க்கப்பட்ட செடிகளை விட உயரமாக  வளர்ந்து அதிக பழங்களையும் கொடுத்தன. அதே போல் தில்லி பல்கலைக்கழகத்தில் ஆய்வாளர்கள் நடத்திய சோதனையில் சில குறிப்பிட்ட அலை வரிசை (around 1000 Hz) ஒலி, நெல் மற்றும்  கோதுமைப் பயிர்கள் முளைப்பதையும் வளர்வதை யும் தூண்டியது காணப்பட்டது.  செவ்வியல் இசையின் இதமான ஒத்திசைவுகள் மற்றும் நிதானமான தாளக்கட்டுகள் பயிர்கள் ஆரோக்கியமாக வளர்வதற்கான சூழலை உருவாக்கு கின்றனவாம். மாறாக அதிக ஒலி மற்றும் ஒத்தி சைவில்லாத ராக் போன்ற இசை வகைகள் தாவ ரங்களுக்கு அழுத்தத்தை கொடுத்து வளர்ச்சியைக் குறைக்கின்றனவாம்.  தாவரங்களின் வளர்ச்சிக்கு நீர் பாய்ச்சுதல், சூரிய ஒளி, மண் வளம் ஆகியவற்றுடன் இசையை  துணை சேர்க்கலாம்.  நல்ல பலன்களை காட்டினாலும் இந்த துறை யானது வளர்ந்து வரும் ஒன்று; பல ஆய்வுகள் சிறிய  அளவிலான மாதிரிகளைக் கொண்டுள்ளன; தாவர  வகைகள், சூழல், சோதனை அமைப்பு ஆகிய வற்றைப் பொறுத்து முடிவுகள் மாறுபடும். எனவே இதனை மிகை மதிப்பீடு செய்ய வேண்டாம்; கறாரான  சோதனைகள் செய்யப்பட வேண்டும் என்கிறார்கள் விமர்சகர்கள்.