ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವ; ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಲ್ಲಿ ಹುಟ್ಟಿಸಿರುವ ಕೌತುಕತೆಯ ಮಾಯದ್ರವ: ಪ್ರಸನ್ನ ಗೌಡ

ನೀವು ನ್ಯಾನೊ ಕಾರ್ ಬಗ್ಗೆ ಕೇಳಿದ್ದೀರಿ, ನ್ಯಾನೊ ಸಿಮ್ ಬಗ್ಗೆ ಕೇಳಿರಬಹುದು ಆದರೆ ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವದ ಬಗ್ಗೆ ಕೇಳಿದ್ದೀರಾ?. ಏನಿದು ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವ (Nanofluid) ಎಂದು ನಿಮ್ಮಲ್ಲಿ ಕೌತುಕತೆ ಹುಟ್ಟುವುದು ಸಹಜ. 

ನಾವು ಬಳಸುವ ದಿನನಿತ್ಯದ ಹಲವಾರು ಉಪಕರಣಗಳಾದಂತಹ ರೆಫ್ರೀಜಿರೇಟರ್, ಎಸಿ/ಏರ್‌ಕಂಡಿಷನ್, ಲ್ಯಾಪ್‌ಟಾಪ್/ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಹಾಗೂ ಕಾರ್ ರೇಡಿಯೇಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಶಾಖವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುವುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿದ್ದಿರಾ?.  ಕಂಪ್ಯೂಟರ್/ಲ್ಯಾಪ್‌ಟಾಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಕೂಲಿಂಗ್ ಪ್ಯಾನ್ ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಗಾಳಿಯಿಂದ ಶಾಖವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ರೆಫ್ರೀಜಿರೇಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಿ.ಎಫ್.ಸಿ(ಕ್ಲೋರೊ ಪ್ಲೋರೊ ಕಾರ್ಬನ್) ಎಂಬ ರಾಸಯನಿಕ ದ್ರವವನ್ನು ಮತ್ತು ಕಾರ್ ರೇಡಿಯೇಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ನೀರನ್ನು ಬಳಸಿ ಶಾಖವರ್ಗಾವಣೆ ಮಾಡುತ್ತಾರೆ. ಈ ಶಾಖವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪ್ರಮಾಣವು ಉಪಕರಣದ ಪೈಪ್ ಲೈನ್/ಟ್ಯೂಬ್‌ನ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ದ್ರವದ ಉಷ್ಣವಾಹಕದ ಗುಣಲಕ್ಷಣದ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ದ್ರವದ ಉಷ್ಣವಾಹಕತೆ (Thermal conductivity) ಗುಣಲಕ್ಷಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ, ಪೈಪ್ ಲೈನ್/ಟ್ಯೂಬ್‌ನ ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ರಾಜಿಯಾಗಿ ಉಪಕರಣಗಳ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ತೂಕವನ್ನು ಇನ್ನಷ್ಟು ತಗ್ಗಿಸಬಹುದು. ಇದರಿಂದ ಗ್ರಾಹಕರಾದ ನಾವು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೊಸತನವನ್ನು ಕಾಣುವುದರ ಜೊತೆಗೆ ಖುಷಿಯಿಂದ ಬೀಗುತ್ತೇವೆ. ಈ ಯೋಚನೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳನ್ನು/ತಂತ್ರಜ್ಞರನ್ನು ಸುಮ್ಮನೆ ಕೂರಲು ಬಿಡುತ್ತದೆಯೇ?. ಖಂಡಿತ ಇಲ್ಲ, ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಮತ್ತಷ್ಟು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ. 

ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ದ್ರವದ ಉಷ್ಣವಾಹಕತೆ ಗುಣಲಕ್ಷಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು,  ಮಿಲಿಮೀಟರ್ (10^-3) ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋಮಿಟರ್ (10^-6) ಗಾತ್ರದ ಲೋಹ/ಆಕ್ಸೈಡ್/ಮಿಶ್ರಲೋಹದಂತಹ ಕಣಗಳನ್ನು ಮೂಲದ್ರವಕ್ಕೆ (ನೀರು, ಎಥಿನಾಲ್ ಗ್ಲೈಕೊಲ್) ಬೆರೆಸಿದಾಗ ಅದರ ಉಷ್ಣವಾಹಕತೆ ಗುಣಲಕ್ಷಣ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಶಾಖವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಸಮಸ್ಯೆ ಏನೆಂದರೆ ಉಪಕರಣದ ಪೈಪ್ ಲೈನ್/ಟ್ಯೂಬ್‌ನಲ್ಲಿ ಈ ದ್ರವ ಹರಿದು ಹೋಗುವಾಗ ಮಿಲಿಮೀಟರ್ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋ ಮೀಟರ್ ಗಾತ್ರದ ಕಣಗಳ ಅವಘರ್ಷಣೆ ಉಂಟಾಗಿ ಪೈಪ್‌ಲೈನ್/ಟ್ಯೂಬ್‌ನ ಒಳಮೈನಲ್ಲಿ ಸವೆತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಉಪಕರಣಕ್ಕೆ ತೀವ್ರವಾಗಿ ಹಾನಿಯುಂಟು ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಇತ್ತೀಚಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಅಂತರಾಷ್ಟಿಯ ಸಂಶೋಧನ ಸಮುದಾಯ ಶಾಖವರ್ಗಾಯಿಸುವ ದ್ರವಗಳ ಉಷ್ಣವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹವಾದ ಆಸಕ್ತಿ ತೋರಿಸುತ್ತಿದೆ. ಪ್ರೊ. ಸ್ಟಿಫನ್ ಯು.ಎಸ್. ಚೊಯ್. ಇವರು ಅಮೆರಿಕಾದ ಪ್ರತಿಷ್ಟತ ಆರ್ಗನ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಲ್ಯಾಬೋರೇಟರಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆ ನೆಡೆಸುತ್ತಿದ್ದಾಗ, ಇವರು ಮಿಲಿಮೀಟರ್  ಅಥವಾ ಮೈಕ್ರೋಮಿಟರ್ ಗಾತ್ರದ ಕಣಗಳಿಗೆ ಬದಲಾಗಿ ನ್ಯಾನೊಗಾತ್ರದ ಕಣಗಳನ್ನು ಮೂಲದ್ರವದಲ್ಲಿ ಬೆರೆಸಿದಾಗ ಬಂದ ಉತ್ತಮ ಫಲಿತಾಂಶಕ್ಕೆ ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವ ಎಂದು ಹೆಸರಿಟ್ಟರು. ಈ ಮಿಲಿಮೀಟರ್ ಅಥವಾ ಮೈಕ್ರೋಮಿಟರ್ ಗಾತ್ರದ ಕಣಗಳಿಗೆ ಸಂಬಧಿಸಿದಂತೆ ಉಂಟಾದ ಪರಿಣಾಮಗಳು (ಸವೆತ, ತುಕ್ಕು) ಕಡಿಮೆಯಾದವು ಮತ್ತು ಅದರ ಉಷ್ಣವಾಹಕತೆ ಗುಣಲಕ್ಷಣ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಶಾಖವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪ್ರಮಾಣವು ಸಹ ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿತು. ಈ ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವದಲ್ಲಿರುವಂತಹ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಸಂಶೋಧನಕಾರರಲ್ಲಿ ಚಕಿತವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡತೊಡಗಿತು. ಆದರೆ ಈ ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವವನ್ನು ಉಪಯೋಗಕ್ಕೆ ವಾಣಿಜ್ಯಕರಣಗೊಳಿಸುವುದು ಸುಲಭದ ಮಾತಲ್ಲ. ಏಕೆಂದರೆ, ಈ ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವದಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಏರುಪೇರು ಕಂಡು ಬರುವಂತದ್ದು ಸರ್ವೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ ಗಾತ್ರದ ಕಣಗಳು ಮೂಲದ್ರವದಲ್ಲಿ ದೃಢತೆ ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುವುದು ಕಷ್ಟಸಾದ್ಯ. ಈ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಬಗೆಹರಿಸಲು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸಂಶೋಧನೆಗಳ ಅವಶ್ಯಕತೆ ಇದೆ. ಭಾರತಿಯ ತಾಂತ್ರಿಕ ಸಂಸ್ಥೆ ಮದ್ರಾಸ್, ಇಲ್ಲಿನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ಪ್ರಾದ್ಯಾಪಕರಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿರುವ ಪ್ರೊ. ಸರಿತ್ ಕುಮಾರ್ ದಾಸ್, ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವದಲುಂಟಾದ ಸಮಸ್ಯೆಗಳ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಹೇಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡವುದೆಂದು ತಿಳಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ನಮ್ಮ ದೇಶದ ಮತ್ತೊಂದು ಸಂಶೋಧನ ಕೇಂದ್ರವಾದಂತಹ ಇಂದಿರಾ ಗಾಂದಿ ಅಣು ಸಂಶೋಧನ ಕೇಂದ್ರದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ತಂಡ ಹೊಸ ವರ್ಗದ ಅಯಸ್ಕಾಂತಿಯ ದ್ರುವಿಕೃತ ನ್ಯಾನೊದ್ರವವನ್ನು (Magnetically polarized nanofluid) ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ. ಇದರಿಂದ ಉಷ್ಣವಾಹಕತೆ ಗುಣ ವರ್ದನೆಯಾಯಿತು. ಈ ವರ್ಗದ ನ್ಯಾನೊದ್ರವಗಳು ಅಣು ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಕೆಗೆ ಬರುತ್ತದೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ ಕೊರ್‌ನ್ನು ತಂಪುಗೊಳಿಸಲು ಈ ನ್ಯಾನೊದ್ರವ ಮತ್ತಷ್ಟು ಸಹಾಯಕಾರಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಇತ್ತಿಚೆಗೆ ಜಪಾನ್‌ನಲ್ಲಿ ನಡೆದಂತಹ ಪುಕುಷಿಮಾ ಪರಮಾಣು ದುರಂತದ ಬಗ್ಗೆ ಕೇಳಿದೇವೆ. ಆ ದುಂರತಕ್ಕೆ ಮೂಲ ಕಾರಣವೆಂದರೆ, ರಿಯಾಕ್ಟರ್ ತಂಪುಗೊಳಿಸುವ ದ್ರವವನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ಪಂಪ್‌ಗಳು ವಿಫಲಗೊಂಡಿದೆ ಇದಕ್ಕೆ ಮೂಲ ಕಾರಣ. ಇಂತಹ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತುರ್ತು ತಂಪು ಘಟಕದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ನ್ಯಾನೊದ್ರವಗಳು ಸಹಾಯದಿಂದ ಮಾಡಬಹುದಾಗಿದೆ. ಇದರಿಂದ ಅಣು ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳ ಸುರಕ್ಷತೆ ಸುಧಾರಣೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ನ್ಯಾನೋ ದ್ರವದ ಉಪಯೋಗ ಇಷ್ಟಕ್ಕೆ ಸಿಮೀತವಾಗಿಲ್ಲ, ಸಂಶೋಧನೆಯ ಫಲವಾಗಿ ಇದರ ಉಪಯೋಗ ಅನೇಕ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಕೈಚಾಚಿಕೊಂಡಿದೆ. ಈ ಕೆಳಗಿನ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ಕೆಲವು ಉದಾಹರಣೆಗಳು. 

೧. ವೈದ್ಯಕೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಇತ್ತಿಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಮತ್ತು ಹೈಪರ್ಥರ್ಮಿಯಾದಂತಹ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಳಿಗೆ ಗೊಲ್ಢ್‌ಕಣದ ನ್ಯಾನೊ(gold nanofluid) ದ್ರವ ಬಳಸಿ ಗುಣಮುಖಪಡಿಸಬಹುದೆಂದು ಸಾಧಿಸಿದ್ದಾರೆ. 

೨. ಸೌರಶಕ್ತಿಯ ಸಂಶೋಧನ ತಂಡ ಈ ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವವನ್ನು ಬಳಸಿದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೌರಶಾಖಶಕ್ತಿಯನ್ನು (solar thermal energy)  ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ಖಚಿತ ಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. 

೩. ರಾಸಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಾಗಿ (catalyst) ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವವನ್ನು ಬಳಸುತಾರೆ.

೪ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಲೆಸರ್‌ನ್ನು (random laser) ನ್ಯಾನೊ ದ್ರವದ ಸಹಾಯದಿಂದ ರಚಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಮುಂತಾದವು.

ಹೀಗೆ ವಿಧ ವಿಧದ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಉಪಯೋಗಿಸಲ್ಪಡುವ ನ್ಯಾನೋ ದ್ರವ ಮುಂದೊದು ದಿನ ದೊಡ್ಡ ಪರಿಣಾಮ ಬಿರುವುದರಲ್ಲಿ ಸಂದೇಹವಿಲ್ಲ.     

****