प्रश्न – लगभग 25 वर्षों के गहन और केंद्रित अनुसंधान और विकास के बाद, आज नैनो प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग अपेक्षित और अप्रत्याशित दोनों तरीकों से समाज को लाभान्वित करने के नैनो प्रौद्योगिकी के वादे को पूरा कर रहे हैं। वर्णन कीजिए।

प्रश्न – लगभग 25 वर्षों के गहन और केंद्रित अनुसंधान और विकास के बाद, आज नैनोटेक्नोलॉजी के अनुप्रयोग अपेक्षित और अप्रत्याशित दोनों तरीकों से समाज को लाभान्वित करने के नैनो प्रौद्योगिकी के वादे को पूरा कर रहे हैं। वर्णन कीजिए। – 11 September 2021

उत्तर –  नैनोटेक्नोलॉजी किसी भी पदार्थ को परमाणु पैमाने (नैनो स्केल) पर नियंत्रित तरीके से बदलने और अपनी इच्छा के अनुसार उसे एक नए रूप में बदलने की विधि है। नैनोटेक्नोलॉजी को पहली बार 29 दिसंबर, 1959 को कैल्टेक में अमेरिकन फिजिकल एसोसिएशन की बैठक में वैज्ञानिक रिचर्ड फेनमैन ने अपने सिद्धांत “थेरेस प्लेंटी ऑफ द रूम एट द बॉटम” में प्रस्तुत किया था, अर्थात नैनो टेक्नोलॉजी की अवधारणा रिचर्ड द्वारा दी गई थी।

नैनोटेक्नोलॉजी कई प्रौद्योगिकी और उद्योग क्षेत्रों: सूचना प्रौद्योगिकी, सुरक्षा, चिकित्सा, परिवहन, ऊर्जा, खाद्य सुरक्षा और पर्यावरण विज्ञान, कई अन्य क्षेत्रों में सुधार करने में काफी मदद कर रही है। नीचे वर्णित नैनो प्रौद्योगिकी के लाभों और अनुप्रयोगों की सूची इसका एक नमूना है।

इलेक्ट्रॉनिक्स और आईटी अनुप्रयोग:

नैनोटेक्नोलॉजी ने कंप्यूटिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रमुख प्रगति में बहुत योगदान दिया है, जिससे तेज, छोटे और अधिक पोर्टेबल सिस्टम बन गए हैं जो बड़ी मात्रा में जानकारी का प्रबंधन और भंडारण कर सकते हैं। इन लगातार विकसित हो रहे अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

  • ट्रांजिस्टर, अर्थात बुनियादी स्विच जो सभी आधुनिक कंप्यूटिंग को सक्षम करते हैं, नैनो टेक्नोलॉजी के माध्यम से छोटे और छोटे हो गए हैं। पिछली सदी के अंत में, एक विशिष्ट ट्रांजिस्टर 130 से 250 नैनोमीटर आकार का था। 2014 में, Intel ने 14 नैनोमीटर ट्रांजिस्टर बनाया, फिर IBM ने 2015 में पहला सात नैनोमीटर ट्रांजिस्टर बनाया, और फिर लॉरेंस बर्कले नेशनल लैब ने 2016 में एक नैनोमीटर ट्रांजिस्टर प्रस्तुत किया। छोटे, तेज और बेहतर ट्रांजिस्टर का मतलब यह हो सकता है कि जल्द ही आपके कंप्यूटर की पूरी मेमोरी एक छोटी सी चिप पर स्टोर हो सकती है।
  • नैनोपार्टिकल कॉपर सस्पेंशन को लेड-आधारित सोल्डर और अन्य खतरनाक सामग्रियों के लिए एक सुरक्षित, सस्ता और अधिक विश्वसनीय विकल्प के रूप में विकसित किया गया है, जो आमतौर पर असेंबली प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉनिक्स को फ्यूज करने के लिए उपयोग किया जाता है।
  • मैग्नेटिक रैंडम एक्सेस मेमोरी (MRAM) का उपयोग करते हुए, कंप्यूटर लगभग तुरंत “बूट” करने में सक्षम होंगे। MRAM नैनोमीटर-स्केल चुंबकीय सुरंग जंक्शनों द्वारा सक्षम है, और सिस्टम शटडाउन के दौरान डेटा को तेज़ी से और प्रभावी ढंग से सहेज सकता है, या फिर से शुरू-प्ले सुविधाओं को सक्षम कर सकता है।
  • अल्ट्रा-हाई डेफिनिशन डिस्प्ले और टेलीविज़न अधिक ऊर्जा कुशल होने के साथ-साथ अधिक जीवंत रंगों का उत्पादन करने के लिए क्वांटम डॉट्स का उपयोग करते हैं।

चिकित्सा और स्वास्थ्य सेवा अनुप्रयोग

नैनोटेक्नोलॉजी पहले से ही चिकित्सकों के लिए उपलब्ध चिकित्सा उपकरणों, ज्ञान और उपचारों का विस्तार कर रही है। नैनोमेडिसिन, चिकित्सा में नैनो तकनीक का अनुप्रयोग, रोग की रोकथाम, निदान और उपचार के लिए सटीक समाधान तैयार करने के लिए जैविक घटनाओं के प्राकृतिक पैमाने पर आधारित है। इस क्षेत्र में हाल की प्रगति के कुछ उदाहरण नीचे दिए गए हैं:

  • वाणिज्यिक अनुप्रयोगों ने न्यूक्लिक एसिड के लक्षित अनुक्रमों का पता लगाने के लिए जांच के रूप में सोने के नैनोकणों को अनुकूलित किया है, और कैंसर और अन्य बीमारियों के संभावित उपचार के रूप में सोने के नैनोकणों की भी चिकित्सकीय जांच की जा रही है।
  • एथेरोस्क्लेरोसिस के निदान और उपचार, या धमनियों में पट्टिका के निर्माण दोनों के लिए नैनो तकनीक का अध्ययन किया जा रहा है। एक तकनीक में, शोधकर्ताओं ने एक नैनोपार्टिकल बनाया जो शरीर के “अच्छे” कोलेस्ट्रॉल की नकल करता है, जिसे एचडीएल (उच्च घनत्व वाले लिपोप्रोटीन) के रूप में जाना जाता है, जो पट्टिका को सिकोड़ने में मदद करता है।
  • नैनोटेक्नोलॉजी द्वारा सक्षम बेहतर इमेजिंग और डायग्नोस्टिक टूल पहले के निदान, अधिक व्यक्तिगत उपचार विकल्पों और बेहतर चिकित्सीय सफलता दर का मार्ग प्रशस्त कर रहे हैं।

ऊर्जा अनुप्रयोग

  • नैनो तकनीक कच्चे पेट्रोलियम पदार्थों से बेहतर उत्प्रेरण के माध्यम से ईंधन उत्पादन की दक्षता में सुधार कर रही है। यह उच्च दक्षता वाले दहन और कम घर्षण के माध्यम से वाहनों और बिजली संयंत्रों में ईंधन की खपत को कम करने में सक्षम है।
  • शोधकर्ता कार्बन नैनोट्यूब “स्क्रबर्स” और झिल्ली पर शोध कर रहे हैं जिससे कार्बन डाइऑक्साइड को बिजली संयंत्र के निकास से अलग किया जा सके।
  • शोधकर्ता कार्बन नैनोट्यूब वाले तार विकसित कर रहे हैं, जिनका विद्युत ग्रिड में वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले उच्च वोल्टता वाले तारों की तुलना में बहुत कम प्रतिरोध होगा, इस प्रकार ट्रांसमिशन उर्जा हानि को कम करेगा।
  • कार्बन नैनोट्यूब युक्त एक एपॉक्सी का उपयोग पवनचक्की ब्लेड बनाने के लिए किया जा रहा है जो पवनचक्की उत्पन्न कर सकने वाली बिजली की मात्रा को बढ़ाने के लिए अन्य ब्लेड की तुलना में लंबे, मजबूत और हल्के वजन वाले होते हैं।

पर्यावरण उपचार:

नैनोटेक्नोलॉजी, ऊर्जा दक्षता में सुधार करने में मदद करने के तरीकों के अलावा, ऐसे कई तरीके से युक्त हैं जिनसे यह पर्यावरणीय दूषित पदार्थों का पता लगाने और उन्हें साफ करने में मदद कर सकता है:

  • नैनोटेक्नोलॉजी पानी में अशुद्धियों का तेजी से, कम लागत पर उपचार के माध्यम से किफायती, स्वच्छ पेयजल की आवश्यकता को पूरा करने में मदद कर सकती है।
  • ऊर्जा कुशल विलवणीकरण के लिए इंजीनियरों ने नैनोपोर्स के साथ एक पतली फिल्म झिल्ली विकसित की है। यह मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड (MoS2) झिल्ली वर्तमान पारंपरिक फिल्टर की तुलना में दो से पांच गुना अधिक पानी फ़िल्टर करती है।
  • रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से भूजल में औद्योगिक जल प्रदूषकों को साफ करने के लिए नैनोकणों का विकास किया जा रहा है जो प्रदूषकों को हानिरहित बनाते हैं। इस प्रक्रिया में उन तरीकों की तुलना में कम खर्च आएगा जिनमें उपचार के लिए पानी को जमीन से बाहर निकालने की आवश्यकता होती है।

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