வாழ்வை எளிமைப்படுத்தும் மின்கருவிகளை மேலும் எளிமையாக்க வரும் நீல ஒளிஉமிழ் சில்கள்: எதிர்காலத்தை செழுமைப்படுத்தவா, சேதாரப்படுத்தவா?

தற்பொழுதைய காலங்களில், நம் கைகளை அதிகமாய் பற்றிக்கொள்ளும் மிடுக்கு அலைபேசிகளின் (smart phones) தொழிற்நுட்பம், பலவாறு பரிணமித்து, நினைக்கமுடியா உயரத்தில் நிற்பதை நாமறிவோம். அந்த வகையான மிடுக்கு அலைபேசிகளை எப்படி பயன்படுத்தலாம், எப்படியெல்லாம் நமக்கேற்றார்போல் மாற்றிக்கொள்ளலாம், அதிலுள்ள வெட்டொளியை (flash light) பயன்படுத்தி எப்படி ஒரு அழகான படமெடுக்கலாம், என்றெல்லாம் தெரிந்த நமக்கு, அதற்கு மிகமுக்கியமாய் பயன்படும் நீல ஒளிஉமிழ் சில்லைப் பற்றி குறைவாகவே அறிந்து வைத்திருக்கிறோம். அதுமட்டுமின்றி, இப்படியான தொழிற்நுட்பத்திற்கு நம்மிடையே வெளிச்சமிட்டுக் காட்டிய, அறிவியலாளர்களை இந்த ஆண்டுதான் நம்முன் வெட்டவெளிச்சமாகியிருக்கிறார்கள். ஆம், இந்த ஆண்டின் இயற்பியலுக்காய் நொபெல் பரிசு தட்டிச்சென்ற மூன்று இயற்பியல் வல்லுனர்கள்தான் அவர்கள்.

அந்த மூன்று அறிவியலாளர்களின் பெயர்கள் கீழ்வருமாறு,

முனை. இசாமு அகசாகி,

முனை. கிரோசி அமனோ,

முனை. சுஜி நக்கமுரா

இவர்களைப்பற்றியும், இவர்களால் சிறப்பிக்கப்பட்ட அல்லது இவர்களை சிறப்பு செய்த நொபெல் பரிசு பற்றியும் முன்னொரு கட்டுரையில் பார்த்தோம் (1). இக்கட்டுரையில் நாம் முக்கிய பேசுபொருளாய் எடுத்திருப்பது, ‘அந்த நீல ஒளி உமிழ் சில்லின் கண்டுபிடிப்பு எப்படியெல்லாம் நம்மின் அன்றாட வாழ்க்கைத்தரத்தை மாற்றி, எளிதாக்கியிருக்கிறது’ என்பதைப்பற்றிதான்.

சிவப்பு மற்றும் பச்சை ஒளி உமிழ் சில்கள், 1960 ஆம் ஆண்டுகளிலேயே கண்டுபிடிக்கப்பட்டு, பயன்பாட்டிற்காய் சந்தைக்கு வந்துவிட்ட நேரத்தில், நீல ஒளி உமிழ் சில்லை எப்படி மெய்யாக்கலாம் என அறிவியல் வல்லுனர்கள் ஆராய்ந்துகொண்டே இருந்தனர். முக்கியமாய் மேலே குறிப்பிட்ட மூன்று இயற்பியலாளர்களும், இதை எப்படியும் மெய்யாக்க மிகவும் முயன்றனர்.

சிவப்பு மற்றும் பச்சை ஒளி உமிழ் சில்லின் உருவாக்கம் மெய்யாக்கப்பட்ட வேளையில், நீல ஒளி மட்டும் கைகூடாததன் முக்கியக் காரணம் அதற்கு தேவைப்பட்ட, ‘முற்றிலும் நேர்த்தியாய் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட காலியம் நைட்ரைடு படிமத்தை’ உருவாக்கஇயலாமை மற்றும் ‘வேறொரு தனிமத்தை, காலியம் நைட்ரைடு படிமத்தினுள் பொதிக்கப்பட இயலாமை’. இவற்றால், ஒளிஉமிழும் சந்தியை அவர்களால் குறைக்கடத்தியினூடே உருவாக்க இயலவில்லை.

இயல்பாய், நீலஒளி அதிக ஆற்றலுடனும், பச்சை நிறம் அதைவிட குறைந்தும், சிவப்பு நிறம் பச்சை நிறத்தைக்காட்டிலும் குறைந்தும் காணப்படும். எளிதாய் விளங்கவேண்டுமாயின், ஆற்றலும் (energy), ஒளியின் அலைநீளமும் (wavelength) ஒன்றுக்கொன்று நேரெதிரானது (சமன்-1).
 E = hc/lambda---- சமன்-1

இங்கு, பிலாங்ஸ் மாறிலி (h) = 6.626 × 10^-34 ஜூல்.நொடி,

ஒளியின் வேகம் (c) = 2.998 × 10⁸ மீட்டர்/நொடி

படம் 1 ல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, நிறமாலையில் ஊதாவிற்கு முன்பு புற ஊதாவாகவும், பின் இண்டிகோ, நீலம், பச்சை, மஞ்சள், ஆரஞ்சு, சிவப்பு அதன் பின் அகச்சிவப்பு எனவும் அமையப்பெற்றிருக்கும். அதில் புற ஊதா முதல் அகச்சிவப்பு வரையிலான வரிசையில் அலைநீளம் அதிகரிக்கிறது, ஆற்றல் குறைகிறது. எனவேதான் நீல ஒளிக்கு ஆற்றல் அதிகமாயும், சிவப்புக்கு குறைவாயும் காணப்படும். இதனை நீங்கள் வெறும்கண்களாலேயே நன்றாய் உணரமுடியும், நம்மால் சிவப்பு நிறத்தை பார்க்கும் அளவுக்கு, நீல நிறத்தை நேரடியாய் பார்க்க இயலாது. மேலும், இயல்பாய் வெறும்கண்களால் பார்க்க இயலா கதிரவனை, மாலை வேளையில் வெகு எளிதாய் நம்மால் பார்க்க இயலும். அதுவும், கதிரவன் சிவப்பு நிறத்தில் காணக்கிடைக்கும். இதற்கு காரணம், மாலை வேளையில், கதிரவன் நம் கண்களுக்கு வெகு தொலைவில் இருக்கிறது. எனவேதான், அதிக அலைநீளம் கொண்ட சிவப்பு நிறம் மட்டுமே நமக்கு காணக்கிடைக்கிறது. 

படம் 1: வெவ்வேறுபட்ட நிறங்களின் அலைநீளத்திற்கும் அதன் ஆற்றலுக்குமான வேறுபாட்டை புலப்படுத்தும் படம். (அ) கீழிருந்து மேலாக அதிகரிக்கும் அலைநீளம், (ஆ) மேலிருந்து கீழாக குறையும் ஆற்றல், (இ) காம்மா கதிர், (ஈ) எக்ஸ் கதிர் (எக்ஸ்ரே, CT, PET-CT ஸ்கேன் போன்றவற்றில் பயன்படுத்தப்படுவது), (உ) புற ஊதாக் கதிர், (ஊ) பார்வைக்குட்பட்ட நிறங்கள் (VIBGYOR), (எ) அகச்சிவப்புக் கதிர், (ஏ) ரேடியோ அலைகள் (ரேடார், தொலைக்காட்சி, ரேடியோ, எஃப் எம் போன்றவற்றில் பயன்படுத்தப்படுவது).

இது ஒருபக்கம் இருக்கட்டும், நாம் நம் பேசுபொருளுக்கு வருவோம். ஏறத்தாழ முப்பது ஆண்டுகால முயற்சிக்குப்பின், 1994 ம் ஆண்டு முதல் நீல ஒளி உமிழ் சில்லு மெய்யாக்கப்பட்டது. இதற்கு அவர்கள் துகள்இயற்பியல் (particle physics), படிகவளர்ப்பு (crystal growth), கருவி கட்டுமானம் (device fabrication), என பல்வேறுபட்ட தளங்களில் தங்களின் ஆய்வுகளை நடத்தவேண்டியிருந்தது.

இப்படியாய் உருவாக்கப்பட்ட, நீல ஒளிஉமிழ் சில்லு பல்வேறுபட்ட மிடுக்கு அலைபேசிகளின் தொடுதிரையை உருவாக்க பயன்படுகிறது. முன்பே குறிப்பிட்டதுபோல், இந்த நீல நிறத்தில் ஆற்றல் அதிகமென்பதால் மிகவும் எளிதாய் தொடு உணர்ச்சிகள் கடத்தப்பட்டு, கருவி வேகமாய் வேலை செய்ய உதவுகிறது.

மேலும், இந்த மிடுக்கு அலைபேசிகளில் படமெடுப்பதற்கோ அல்லது இருளை ஒளிர்விப்பதற்கோ பயன்படும் வெட்டொளி கருவியின் உருவாக்கத்திற்கும் இந்த நீல ஒளிஉமிழ் சில்லு பயன்படுகிறது. உங்களின் மிடுக்கு அலைபேசியில் பின்புறமுள்ள வெட்டொளி கருவியைப் பார்த்தால், அதில் ஒரு மஞ்சள் நிற முலாம் பூசப்பட்ட சில்லு தென்படும். அந்த மஞ்சள் நிறமானது சீரியத்தால் செரிவூட்டப்பட்ட யாக் (YAG:Ce) என்ற நிறமாற்றியே ஆகும். நாம் முன்பே பார்த்தது போல (2, 3) அந்த மஞ்சள் ஒளிஉமிழும் நிறமாற்றியானது (YAG:Ce), நீல ஒளிஉமிழும் சில்லின் மீது பூசப்பட்டிருக்கிறது. நீல ஒளிஉமிழ் சில்லிலிருந்து வரும் நீல நிறமும், அதனால் கிளர்வுற்று நிறமாற்றியால் உமிழப்படும் மஞ்சள் நிறமும் இணைந்து, அந்த வெண்ணொளியானது வெட்டொளி கருவியிலிருந்து வெளிப்படுகிறது (படம் 2).

படம் 2: மிடுக்கு அலைபேசிகளில் அமையப்பெற்றுள்ள வெட்டொளி கருவி செயல்படும் விதம்.

நாம் தற்பொழுதைய காலங்களில் பயன்படுத்தும் ரேடியோ அலைக்கற்றைகள் மூலம் இயங்கும் தொடர்பு சாதனங்கள் அனைத்தும் கூடியவிரைவில் பார்வைக்குட்பட்ட ஒளிமூலம் இயங்கும் விதமாய் வரவிருக்கிறது. அதில் முக்கியமாய், கம்பி இணைப்பின்றி இரு மின்கருவிகளை இணைக்கும் ‘wi-fi’, ‘Li-fi’ யாக மாற இருக்கிறது. இந்த ஐந்தாம் தலைமுறை தொழிற்நுட்பமான ‘Li-fi’, பார்வைக்குட்பட்ட ஒளி, அதாவது நீல ஒளிஉமிழ் சில்லின் மூலம் மெய்யாகவிருக்கிறது. மிகவும் எளிதாய், நம் வீட்டில் நீல ஒளிஉமிழும் விளக்குகளை ஒளிரவிட்டும், அந்த ஒளியினூடே பொதிக்கப்படும் தகவல்களை சேகரிக்கும் விதமாய் அனைத்து மின்சாதனங்களிலும் ‘ஒளிஉணர் கருவியை’ (photo-detector) பொருத்தினாலும் போதும் (படம் 3).

படம் 3: லைஃபை செயல்படும் விதம். (அ, ஆ) இணையப் பகிர்மானம், (இ) விளக்கை கட்டுப்படுத்தும் கருவி, (ஈ) லைஃபைக்குட்பட்ட இல்லம், (உ) நீல ஒளிஉமிழ் சில்லு, (ஊ) ஒளிஉணர்கருவி, (எ) பார்வைக்குட்பட்ட நீல ஒளியினூடே உட்பொதிக்கப்பட்ட தகவல்கள், (ஏ) மின்னெந்திரங்கள்.

லைஃபை, வைஃபை-யை விட 250 மடங்கு அதிகமான வேகமுடையதாகவும், 10 மடங்கு குறைவான விலையுடையதாகவும் இருக்கும் என்பதே இதன் ஆகச்சிறந்த கூறு. இதனால் நாம் தற்பொழுது பயன்படுத்திவரும் ரேடியோ அலைக்கற்றைகள் மூலம் இயங்கும் தொழிற்நுட்பத்திற்கு விடைகொடுக்கும் காலம் வந்துவிட்டது எனலாம். மேலும், ரேடியோ அலைக்கற்றைகள் பயன்படுத்தப்படும் வானூர்தி போன்ற மிகவும் பாதுகாப்புக்குட்பட்ட இடங்களிலும் இந்த லைஃபையை பயன்படுத்தமுடியும் என்பது இதன் கூடுதல் சிறப்பு. ஏனெனில், அதுபோன்ற பாதுகாப்புக்குட்பட்ட இடங்களில் பயன்படுத்தப்படும் ரேடியோ அலைக்கற்றைகளை எந்தவிதத்திலும் இந்த நீல ஒளிஉமிழ் சில்லில் பரிமாறப்படும் தகவல்கள் பாதிப்பதில்லை. இதே தொழிற்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி எதிர்வரும் காலங்களில் மருத்துவத்துறையில் பல அரிய கண்டுபிடிப்புகள் வர வாய்ப்பிருக்கிறது. ஆனால் இதிலும் சில இன்னல்கள் இருக்கவே செய்கிறது. இந்த ஒளிஉமிழ் சில்லிலிருந்து வெளிப்படும் நீல நிறத்தின் (நாம் சாதாரணமாய் வெண்ணொளி பயன்படுத்துகிறோம்) கீழ் அதிக நேரம் செலவழிக்கும் பொழுது, நமது உடலின் செல்களில் பலவித மாற்றங்களை ஏற்படுத்துகிறது. இதனால் நம் உடலிலுள்ள உயிரணுக்கள் சமநிலையை இழந்து வாழ தகுதியற்றதாகிவிடும் என்பதுதான் அது. 
நமக்கு அதைப்பற்றியெல்லாம் கவலையேது, ‘சரி, அந்த சில்லை ஒளிரவிடுங்கள், சற்றே இணையத்தில் மேய்ந்துவிட்டு வருகிறேன்!!!’

தரவுகள்:

1.       http://arivu-iyaltamizh.blogspot.kr/2014/10/blog-post.html

2.       http://arivu-iyaltamizh.blogspot.kr/2014/08/led.html

3.       http://arivu-iyaltamizh.blogspot.kr/2014/08/blog-post.html

சொற்களஞ்சியம்:

மிடுக்கு அலைபேசி – Smart phone; வெட்டொளி – Flash light; ஆற்றல் – Energy; ஒளியின் அலைநீளம் – Wavelength; துகள்இயற்பியல் – Particle physics; படிகவளர்ப்பு – Crystal growth; கருவி கட்டுமானம் – Device fabrication; ஒளிஉணர் கருவி – Photo-detector.

சக்திவேல்

(https://sites.google.com/site/sakthivelgandhi/home)