Mon. Jul 6th, 2020

LUCA

Online Science portal by KSSP

അതിചാലകതയില്‍ പുതിയ അധ്യായവുമായി ഇന്ത്യന്‍ ഗവേഷകര്‍

ഊര്‍ജത്തിന്റെ ഏറ്റവും കാര്യക്ഷമമായ വിനിയോഗത്തിലൂടെ സൂക്ഷ്മ ഉപകരണങ്ങളുടെ ശേഷി വര്‍ധിപ്പിക്കാന്‍ വെമ്പുന്ന കാലഘട്ടമാണിത്. ഇതിനിടയില്‍  ഇന്ത്യയിലെ രണ്ടു ഗവേഷണസ്ഥാപനങ്ങളില്‍ നിന്ന് വന്ന വാര്‍ത്തകള്‍ വലിയ ആകാംക്ഷ ജനിപ്പിക്കുന്നതാണ്. അതിചാലകത്വം അഥവാ സൂപ്പര്‍കണ്ടക്ടിവിറ്റിയാണ് താരം. മൂന്ന് ദശാബ്ദക്കാലമായി വലിയ ഒരുഭാഗം ഗവേഷകര്‍ ഉറക്കം കളയുന്ന മേഖലയാണിത്. ഉദ്വേഗഭരിതമായ സൂപ്പർ കണ്ടക്ടിവിറ്റിയുടെ ഈ ചരിത്രത്തിലേക്ക് ഇന്ത്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞരും ഒരദ്ധ്യായം എഴുതിച്ചേർത്തിരിക്കുന്നതായാണ് അടുത്തകാലത്ത് വാര്‍ത്തവരുന്നത്.
[author title=”ഡോ. എൻ. ഷാജി” image=”http://”][/author] [divider style=”normal” top=”20″ bottom=”20″]

ഊര്‍ജത്തിന്റെ ഏറ്റവും കാര്യക്ഷമമായ വിനിയോഗത്തിലൂടെ സൂക്ഷ്മ ഉപകരണങ്ങളുടെ ശേഷി വര്‍ധിപ്പിക്കാന്‍ വെമ്പുന്ന കാലഘട്ടമാണിത്. ഇതിനിടയില്‍  ഇന്ത്യയിലെ രണ്ടു ഗവേഷണസ്ഥാപനങ്ങളില്‍ നിന്ന് വന്ന വാര്‍ത്തകള്‍ വലിയ ആകാംക്ഷ ജനിപ്പിക്കുന്നതാണ്. അതിചാലകത്വം അഥവാ സൂപ്പര്‍കണ്ടക്ടിവിറ്റിയാണ് താരം. മൂന്ന് ദശാബ്ദക്കാലമായി വലിയ ഒരുഭാഗം ഗവേഷകര്‍ ഉറക്കം കളയുന്ന മേഖലയാണിത്. ഉദ്വേഗഭരിതമായ സൂപ്പർ കണ്ടക്ടിവിറ്റിയുടെ ഈ ചരിത്രത്തിലേക്ക് ഇന്ത്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞരും ഒരദ്ധ്യായം എഴുതിച്ചേർത്തിരിക്കുന്നതായാണ് അടുത്തകാലത്ത് വാര്‍ത്തവരുന്നത്.

he new amplifier consists of a superconducting material by NASA
അതിചാലക ദ്രവ്യം ഉപയോഗിച്ച് നിര്‍മ്മിച്ച ഒരു ആംപ്ലിഫയർ | കടപ്പാട് NASA
[divider style=”normal” top=”20″ bottom=”30″] [dropcap]വോ[/dropcap]ള്‍ട്ടതാ വ്യത്യാസമില്ലാതെ വൈദ്യുതി പ്രവഹിപ്പിക്കുക , ചാലകത്തിന്റെ ഒരറ്റത്ത് നല്കിയ വൈദ്യുതി പ്രസരണനഷ്ടമില്ലാതെ പൂര്‍ണ്ണമായി മറുഭാഗത്തെത്തുക, ദൂരം കൊണ്ട് മാത്രമല്ല കാലം കൊണ്ടും വൈദ്യുതി പ്രവാഹത്തില്‍ ശോഷണമില്ലാതിരിക്കുക-സൂപ്പര്‍കണ്ടക്ടിവിറ്റിയുടെ പ്രഭാവങ്ങളാണിവ.

ചാലകങ്ങളിലൂടെ വൈദ്യുതി കടന്നു പോകുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകൾ പലവിധ തടസ്സങ്ങളേയും നേരിടുകയും അതിനെ മറികടക്കുന്നതിനിടയിൽ ഊർജ നഷ്ടം ഉണ്ടാവുകയും ചെയ്യും. വൈദ്യുതി പ്രതിരോധം എന്ന് പറയുന്നത്  ഇതിനെയാണ്. ലോഹങ്ങള്‍ എല്ലാം തന്നെ വൈദ്യുതി കടത്തി വിടുമെങ്കിലും പ്രതിരോധം എല്ലാത്തിനും ഒരുപോലെയല്ല.സ്വര്‍ണ്ണം, വെള്ളി, അലൂമിനിയം,ചെമ്പ്..ഇവയെല്ലാം വൈദ്യുതി എളുപ്പം കടത്തിവിടുന്ന സുചാലകങ്ങളാണ്. അതായത് അവയുടെ വൈദ്യുത പ്രതിരോധം അഥവാ റെസിസ്റ്റൻസ് താരതമ്യേന കുറവാണ്.  എന്നാൽ ഒരിക്കലും അത് പൂജ്യമാവില്ല. . ഇങ്ങനെ പാഴാവുന്ന ഊർജം നമുക്ക് വലിയ നഷ്ടമുണ്ടാക്കുന്നുണ്ട്. വൈദ്യുത പ്രതിരോധം കുറക്കാനുള്ള മറ്റൊരു വഴി വലിയ വണ്ണമുള്ള കമ്പികൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ്. നമ്മുടെ വീടുകളിൽ കൂടുതൽ വൈദ്യുതി ഉപയോഗിക്കുന്ന മോട്ടോർ, ഹീറ്റർ തുടങ്ങിയ ഉപകരണങ്ങൾ കണക്ടു ചെയ്യാൻ കട്ടി കൂടിയ വയറുകൾ ഉപയോഗിക്കാറുണ്ടല്ലോ?

അതേ സമയം ചില വിശേഷ വസ്തുക്കളുണ്ട്. താപനില ഒരു പരിധിയിലും താഴ്ന്നാൽ അവയുടെ പ്രതിരോധം അഥവാ റെസിസ്റ്റൻസ് പൊടുന്നനേ പൂജ്യമാകും. പ്രതിരോധം പൂജ്യമായാൽ പിന്നെ വൈദ്യുതിക്ക് പ്രവഹിച്ചുകൊണ്ടേ ഇരിക്കാം. യാതൊരു ഊർജനഷ്ടവും വരില്ല. ഇതിനാണ് സൂപ്പർകണ്ടക്ടിവിറ്റി അഥവാ അതിചാലകത എന്നു പറയുന്നതു്.

[divider style=”normal” top=”20″ bottom=”20″] [box type=”info” align=”” class=”” width=””]

Kamerlingh Onnes signed.jpg
കാർമലിങ് ഓൺസ്

അതിചാലകത ആദ്യമായി കണ്ടെത്തിയത് കാമർലിങ് ഓൺസ് എന്ന ഡച്ചുശാസ്ത്രജ്ഞനാണ്. 1911-ൽ അദ്ദേഹത്തിന്റെ പരീക്ഷണശാലയിൽ കേവല പൂജ്യത്തിനു 4 ഡിഗ്രി മുകളിലെ താപനിലയിൽ (4 കെൽവിൻ, -269 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്) മെർക്കുറി ഈ സ്വഭാവം കാണിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി. ഈ കണ്ടെത്തലിനു പിന്നീട് നോബൽ പുരസ്കാരം ലഭിച്ചു. താഴ്ന്ന താപനിലകൾ കൈവരിക്കുന്നതിൽ ഇദ്ദേഹം ഏറെ മിടുക്കനായിരുന്നു. ഹീലിയത്തെ ആദ്യമായി തണുപ്പിച്ച് ദ്രവീകരിച്ചതും ഓൺസ് ആയിരുന്നു. ദശാബ്ദങ്ങളോളം ഭൂമിയിലെ ഏറ്റവും തണുത്ത പ്രദേശം ഇദ്ദേഹത്തിന്റെ ലാബിലായിരുന്നു.[/box] [divider style=”normal” top=”20″ bottom=”20″]

അതിചാലകത കണ്ടെത്തി ഏറെക്കാലം കഴിഞ്ഞിട്ടും അതെങ്ങനെ സാദ്ധ്യമാകുന്നുവെന്ന് വിശദീകരിക്കുക ഒരു കീറാമുട്ടിയായി അവശേഷിച്ചു. ഒടുവിൽ നാലര ദശാബ്ദങ്ങൾക്കു ശേഷം 1957-ൽ ബാർഡീൻ, കൂപ്പർ, ഷ്രീഫർ എന്ന മൂന്നു ശാസ്ത്രജ്ഞർ ചേർന്ന് ഇതിനു് ക്വാണ്ടം ദൗതികത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഒരു വിശദീകരണം നൽകി. അവർക്കും കിട്ടി നോബൽ പുരസ്കാരം.

അതിചാലകത കണ്ടു പിടിച്ചിട്ട് ഏറെക്കാലം കഴിഞ്ഞിട്ടും അതു് വൈദ്യുതിയുടെ വിതരണത്തിന് വിപുലമായി ഉപയോഗിക്കാതിരുന്നതിന് പ്രധാന കാരണം വളരെ താഴ്ന്ന താപനിലകളിൽ മാത്രമേ അത് സാദ്ധ്യമാകൂ എന്നതായിരുന്നു. 30 കെൽവിനു ( – 243 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് ) മുകളിൽ ഇതു പറ്റില്ലെന്നായിരുന്നു ഒരു പൊതു ധാരണ. അങ്ങനെയിരിക്കെ 1986-ൽ 35 കെൽവിൻ താപനിലയിൽ അതിചാലകമാകുന്ന ഒരു സിറാമിക് വസ്തു ഐ.ബി.എം. ഗവേഷണ ലാബിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തി. അത് അക്കാലത്ത് വലിയ വാർത്തയായി. തുടർന്ന് ഇക്കാര്യത്തിൽ ഇന്ത്യയുൾപ്പടെ വിവിധ രാജ്യങ്ങളിൽ ഊർജിതമായ ഗവേഷണങ്ങൾ നടന്നു. കൂടുതൽ ഉയർന്ന താപനിലകളിൽ അതിചാലകത നിലനിർത്തുന്ന വസ്തുക്കളെ ഓരോന്നായി കണ്ടുപിടിക്കാൻ തുടങ്ങി. ഇതു വരെയായി 138 കെൽവിൻ (-135 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്) വരെ താപനിലകളിൽ അതിചാലകത സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഈ താപനില നമ്മുടെ സാമാന്യം നല്ല പരീക്ഷണശാലകളിൽ ദ്രാവക നൈട്രജൻ ഉപയോഗിച്ച് സൃഷ്ടിക്കാവുന്നതാണ്. പക്ഷേ ഇത്തരം വസ്തുക്കൾ മിക്കതും സിറാമിക് ഇനത്തിൽ പെടുന്നവയായതിനാൽ സാധാരണ ലോഹങ്ങളെപ്പോലെ കമ്പികളും കേബിളുകളും ഉണ്ടാക്കാൻ എളുപ്പമല്ല.

IISc Bangalore
ഇന്ത്യൻ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് സയൻസ്, ബാംഗ്ലൂർ | കടപ്പാട് Ramrishna Sarkar [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons
കാര്യങ്ങൾ ഇങ്ങനെയൊക്കെ ഇരിക്കെയാണ് കുറച്ചു ദിവസങ്ങൾ മുമ്പ് ബാംഗ്ലൂരിലെ ഇന്ത്യൻ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് സയൻസിലെ പ്രൊഫ. അരിന്ദം ഘോഷിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഒരു സംഘം ശാസ്ത്രജ്ഞർ 13 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ (286 കെൽവിൻ) അതിചാലകത കണ്ടെത്തിയതായി വാർത്ത വരുന്നത്. ഇതു ശാസ്ത്രലോകം അംഗീകരിച്ചാൽ അത് വൻ സംഭവമാകുമെന്നതിൽ സംശയമില്ല. ഇതുവരേക്കും ആരും  ഇത്ര ഉയർന്ന താപനിലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന അതിചാലകങ്ങൾ സൃഷ്ടിച്ചിട്ടില്ല. സാധാരണ താപനിലയോടടുത്താണ് ഇതെന്നതാണതിന്റെ പ്രാധാന്യം. മുൻപ് ഇത്തരം ചില വാർത്തകൾ വരികയും പിന്നീട് തെറ്റാണെന്നു തെളിയുകയും ചെയ്ത സന്ദർഭങ്ങൾ ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്. നാനോ സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ ചില മുന്നേറ്റങ്ങളാണ് നമ്മുടെ ശാസ്ത്രജ്ഞരെ ഇക്കാര്യത്തിൽ സഹായിച്ചിട്ടുള്ളത്. സ്വർണവും വെള്ളിയും അടങ്ങിയ നാനോമീറ്റർ വലിപ്പമുള്ള സാമ്പിളുകളിലാണ് അതിചാലകതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന പ്രത്യേകതകൾ കണ്ടെത്തിയിട്ടുള്ളത്. ഇവർ ഉണ്ടാക്കിയ എല്ലാ സാമ്പിളുകളിലും ഇതേ സ്വഭാവങ്ങൾ കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല. സാധാരണരൂപത്തിലുള്ള  സ്വർണമോ വെള്ളിയോ വളരെ താഴ്ന്ന താപനിലയിലും അതിചാലകത പ്രദർശിപ്പിക്കുകയില്ല. എന്നാൽ നാനോ രൂപത്തിലാകുമ്പോൾ ഈ വസ്തുക്കളുടെ സ്വഭാവത്തിന് വലിയ വ്യതിയാനം വരാം. അതിനാൽ ഈ സാദ്ധ്യത തള്ളിക്കളയാൻ കഴിയില്ല.

[box type=”note” align=”” class=”” width=””]ഇനിയും വിശദമായ വിമർശനാത്മകമായ പഠനങ്ങൾക്കു ശേഷമേ ഇതു സ്ഥിരീകരിക്കാൻ കഴിയൂ. ഇതിനിടയിൽ ഹിമാചൽ പ്രദേശിലെ ഐ.ഐ.ടി. മാണ്ഡിയിലെ ഗവേഷകർക്കും സമാനമായ ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾ ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട് എന്നത് പ്രതീക്ഷകൾക്ക് വക നല്കുന്നു.[/box]
%d bloggers like this: