തിരുവനന്തപുരം : രണ്ടാം പിണറായി സർക്കാരിന്റെ ആദ്യ സമ്പൂർണ ബഡ്ജറ്റ് ധനമന്ത്രി കെ എൻ ബാലഗോപാൽ നിയമസഭയിൽ അവതരിപ്പിക്കുകയാണ്. അടുത്ത 25 വർഷത്തേയ്ക്ക് ലക്ഷ്യമിട്ടുള്ള ബഡ്ജറ്റാണ് ധനമന്ത്രി അവതരിപ്പിച്ചത്. വിദ്യാഭ്യാസ മേഖലയിൽ ഭാവി കണ്ടു കൊണ്ടുള്ള നിരവധി പദ്ധതികൾക്കാണ് ബഡ്ജറ്റിൽ പണം അനുവദിച്ചിട്ടുള്ളത്. ഇതിൽ ശ്രദ്ധേയമായത് നാളെയുടെ അദ്ഭുത പദാർത്ഥം എന്ന വിശേഷണമുള്ള ഗ്രാഫീൻ ഗവേഷണ മേഖലയ്ക്ക് പണം അനുവദിച്ചതാണ്. മനുഷ്യ ജീവിതത്തിൽ വിപ്ലവകരാമായ മാറ്റങ്ങളുണ്ടാക്കാൻ ഗ്രാഫീന് കഴിയുമെന്നാണ് കരുതുന്നത്. ഒരേസമയം സുതാര്യവും വൈദ്യുതിയുടെ ചാലകവുമായ ഗ്രാഫീന് വളരെ പ്രാധാന്യമുണ്ട്. അതിനാൽ ഇലക്ട്രോണിക്സ് വ്യവസായത്താൽ വലിയമാറ്റം കൊണ്ടുവരാൻ ഇതിനാവും. കേരള സർക്കാരും ഇൻഫർമേഷൻ ആൻഡ് ഐടി വകുപ്പും ചേർന്ന് സ്ഥാപിച്ച ഇന്ത്യാ ഇന്നവേഷൻ സെന്റർ ഫോർ ഗ്രാഫീൻ ഈ മേഖലയിൽ ഗവേഷണം നടത്തുന്നുണ്ട്.

സീമറ്റിനെയും ഡിജിറ്റൽ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയേയും പദ്ധതിയുടെ നിർവഹണ ഏജൻസികളായും ടാറ്റാ സ്റ്റീലിനെ വ്യാവസായിക പങ്കാളിയായി തിരഞ്ഞെടുത്തിട്ടുണ്ട്. ഈ സ്ഥാപനത്തെ വളർത്തി എടുക്കുന്നതിനായി ഗവേഷണപദ്ധതിക്കായുള്ള ആദ്യ ഗഡുവായി 15 കോടി രൂപ ബഡ്ജറ്റിൽ വകയിരുത്തി.

എന്താണ് ഗ്രാഫീൻ

ഒരു ദ്വിമാന പദാർത്ഥമാണ് ഗ്രാഫീൻ. കനമില്ലാത്തതും ചാലകശക്തിയുള്ളതുമായ ഗ്രാഫീനെ വേണമെങ്കിൽ ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ഒരു ലെയെറന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കാം. ഇതിന്റെ പ്രത്യേകത മറ്റു പദാർത്ഥങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ചാലക ശക്തി വളരെ കൂടുതലാണ്. ഭാരം കുറവും ശക്തി കൂടുതലുമുള്ളതാണ് ഗ്രാഫീൻ. നിലവിൽ കാമറയിൽ ഫോട്ടോ ഡയോഡിൽ ലൈറ്റ് അബ്‌സോർബ്ഷൻ കപ്പാസിറ്റി കൂട്ടാൻ ഈ വസ്തു ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. സിമന്റിന്റെ ശക്തി കൂട്ടുന്നതിനും ഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. നാനോ സ്‌കെയിൽ മുതൽ ലാർജ് സ്‌കെയിൽ മെറ്റീരിയൽസിൽ വരെ ഇതിന്റെ ഉപയോഗം ശ്രദ്ധേയമാണ്. അതിനാൽ തന്നെ ഗ്രാഫീന് വ്യാവസായികമായി വളരെ അധികം പ്രാധാന്യം കൽപ്പിക്കുന്ന പദാർത്ഥമാണ്. വ്യാവസായിത പ്രാധാന്യം മനസിലാക്കി ചൈന അതിവേഗമാണ് ഗ്രാഫീൻ അധിഷ്ഠിത പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് മുൻതൂക്കം നൽകുന്നത്. ഗ്രാഫീന്റെ ഉത്പാദനം ചെലവേറിയതാണ്.

ഇംഗ്ലണ്ടിലെ മാഞ്ചസ്റ്റർ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിൽ വച്ച് റഷ്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞരായ ആന്ദ്രേ ഗെയിം, കോൺസ്റ്റന്റൈൻ നൊവോസെലോവ് എന്നിവർ ചേർന്ന് 2004ലാണ് ഗ്രാഫീൻ കണ്ടെത്തിയത്. ഇതിന് അവർക്ക് 2010ൽ ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേൽ പുരസ്‌കാരം ലഭിച്ചു. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ മാത്രം കട്ടിയുള്ള, തേനീച്ചക്കൂടുപോലെ ഇടതൂർന്ന ക്രിസ്റ്റലിക ഘടനയുള്ള ദ്വിമാന കാർബൺ ആറ്റങ്ങളുടെ ഒരു പരന്ന പാളിയാണ് ഗ്രാഫീൻ. ഗ്രാഫൈറ്റ് എന്ന പേരിനൊപ്പം ഇരട്ട ബന്ധനമുള്ള കാർബൺ സംയുക്തങ്ങളെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന 'ഈൻ' എന്ന പദം കൂട്ടിച്ചേർത്താണ് ഗ്രാഫീൻ എന്ന പേര് സൃഷ്ടിച്ചിരിക്കുന്നത്. പല ഗ്രാഫീൻ പാളികൾ ഒന്നിനുമേൽ ഒന്നായി അടുക്കിയതാണ് സാധാരണ ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ (പെൻസിൽ ലെഡ്)ക്രിസ്റ്റലിക ഘടന. ഷഡ്‌കോണ ആകൃതിയിൽ ആറ് കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിൽ ബന്ധനത്തിലിരിക്കുന്ന ഒരു ഘടനയുടെ അനന്തമായ ആവർത്തനമാണ് ഗ്രാഫീൻ പാളിയിൽ കാണാൻ കഴിയുന്നത്. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ മാത്രം കനമുള്ളതുകൊണ്ടും കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ബന്ധന അകലം 0.142 നാനോമീറ്റർ മാത്രം ആയതുകൊണ്ടും ഏതാണ്ട് 70 ലക്ഷം ഗ്രാഫീൻ ഷീറ്റുകൾ ഒന്നിനുമുകളിൽ ഒന്നായി അടുക്കിയാലും അതിന് ഒരു മില്ലിമീറ്റർ കനമേ ഉണ്ടാകൂ. കാർബണിന്റെ മറ്റു രൂപങ്ങളായ കൽക്കരി, കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ, ഫുള്ളറിൻ തൻമാത്രകൾ എന്നിവയുടെ ഏറ്റവും മൗലികമായ ഘടനാ ഏകകമാണ് ഗ്രാഫീൻ. ഗ്രാഫീനെ ഉരുട്ടിയെടുത്താൽ ഫുള്ളറീനുകളും, ഏകമാനത്തിൽ ചുരുളാക്കിയാൽ കാർബൺ നാനോ ട്യൂബുകളും, ത്രിമാനത്തിൽ അടുക്കിവച്ചാൽ ഗ്രാഫൈറ്റും ആകും.

ഗ്രാഫീനിന്റെ വ്യവസായ സാദ്ധ്യതകൾ

അത്യസാധാരണയായ ഉയർന്നബലം, താപചാലകത, വിദ്യുത് ചാലകത മുതലായ ഗുണധർമ്മങ്ങൾ കാരണം ഗ്രാഫീൻ പാളികൾ അനേകം സാങ്കേതിക സാദ്ധ്യതകൾ നൽകുന്നുണ്ട്. 'അത്ഭുതവസ്തു'വെന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിച്ചുണ്ടാക്കി വിപണിയിലെത്തിയ ആദ്യ ഉത്പന്നം ഊർജക്ഷമതയേറിയ ലൈറ്റ് ബൾബാണ്. കൂടുതൽ ചൂട് ഉത്പാദിപ്പിക്കാതെ, കൂടുതൽ വൈദ്യുതി ഉപയോഗിക്കാതെ കൂടുതൽ പ്രകാശം നൽകുന്നതിനാൽ തന്നെ ഗ്രാഫീൻ ബൾബുകൾ പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദവുമാണ്.

ഗ്രാഫീനെ പ്ലാസ്റ്റിക്കോ ഇപ്പോക്സിയോ പോലുള്ള ഖരവസ്തുക്കളുമായി സംയോജിപ്പിച്ചാൽ തീരെ ഭാരമില്ലാത്തതും എന്നാൽ സ്റ്റീലിന്റെ നൂറിരട്ടിയോളം ബലവുമുള്ളതുമായ ഉത്പന്നങ്ങളുണ്ടാക്കാമെന്നത് ഇതിനെ കാറുകൾ, വിമാനങ്ങൾ, റോക്കറ്റ്, സാറ്റലൈറ്റുകൾ തുടങ്ങിയവയുടെ നിർമ്മാണത്തിന് ഉപയോഗയോഗ്യമാക്കുന്നു. ചൂട് താങ്ങാനുള്ള പ്ലാസ്റ്റിക്കുകളുടെ കഴിവും ഗ്രാഫീൻ സങ്കലനം വഴി വർദ്ധിപ്പിക്കാം.

ഡോപ്പിംഗ് ചെയ്ത് വൈദ്യുതി കടത്തിവിടാൻ പാകപ്പെടുത്തിയാൽ ഗ്രാഫീൻ വളരെ മികച്ച ഊർജ്ജക്ഷമതയുള്ള ഒരു വിദ്യുത്ചാലകമാകുമിത്. ഇങ്ങനെ തയ്യാറാക്കപ്പെട്ട ഗ്രാഫീനെ പ്ലാസ്റ്റിക്കുമായി സംയോജിപ്പിച്ചാൽ ലോഹഭാഗങ്ങളൊന്നുമില്ലാതെ തന്നെ വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുന്ന വസ്തുക്കളെ ഉണ്ടാക്കാൻ നമുക്കാവും. ഇലക്ട്രോണിക്സ് രംഗത്ത് ഇത് വൻ മാറ്റങ്ങളുണ്ടാക്കും. ഇന്നത്തെ കമ്പ്യൂട്ടറുകളിലും മറ്റുമുപയോഗിക്കുന്ന സിലിക്കോൺ അധിഷ്ഠിത ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളെയും ഗ്രാഫീൻ അധിഷ്ഠിത ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ സമീപഭാവിയിൽ തന്നെ പിന്തള്ളുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. ഗ്രാഫീന് ഏറ്റവും ഉയർന്ന ചലനാത്മകതയുള്ള സെമി കണ്ടക്ടറുകളേക്കാൾ വിനിമയ വേഗത കൈവരിക്കാനാവും. ഇത് വേഗത കൂടിയ ചിപ്പുകളുടെ നിർമ്മാണത്തിന് വഴിതെളിക്കും. കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടേയും മറ്റ് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടേയും വേഗതയും കാര്യക്ഷമതയും വർദ്ധിപ്പിക്കുവാൻ ഇതിനാകുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷ.

കൂടാതെ കൂടുതൽ നേരം ചാർജ് നിലനിറുത്താൻ ബാറ്ററിക്കുള്ളിലെ ഗ്രാഫീന് കഴിയും. മികച്ചൊരു ചാലകശക്തിയായ ഗ്രാഫീന് ഏറെ നേരം ചാർജ് വഹിക്കാനുമാകും. സ്റ്റീലിനേക്കാൾ നൂറിരട്ടി കരുത്തുള്ള ഗ്രാഫീന് വേഗത്തിൽ വൈദ്യുതി കടത്തി വിടാനുമാകും. അതുകൊണ്ടു തന്നെ ബാറ്ററിക്കുള്ളിൽ ഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിച്ചാൽ സെക്കൻഡുകൾക്കുള്ളിൽ അത് ഫുൾചാർജ് ആകുമെന്നുറപ്പ്. റബ്ബറിനേക്കാൾ ഇലാസ്തികതയുമുണ്ട് ഗ്രാഫീന്. വരുംകാലത്ത് ഒടിച്ചുമടക്കാവുന്ന സ്മാർട്‌ഫോണുകൾ വരുമ്പോൾ അതിനുള്ളിൽ ഗ്രാഫീൻ ബാറ്ററികളായിരിക്കും ഉണ്ടാവുക.

ആറ്റങ്ങളുടെ ഒറ്റപ്പാളി മാത്രമുള്ളതിനാൽ ഗ്രാഫീന് പ്രകാശത്തെ മുഴുവനായും കടത്തിവിടാം. മൊബൈൽ ഫോൺ, കമ്പ്യൂട്ടർ തുടങ്ങിയ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിലെ ടച്ച് സ്‌ക്രീനുകൾ, സോളാർ സെല്ലുകൾ തുടങ്ങിയവയിൽ ഈ ഗുണങ്ങൾ അത്യധികം പ്രയോജനപ്രദമാണ്. ഇപ്പോൾ ഇൻഡിയം ടിൻ ഓക്‌സൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്ഥാനത്താണ് ഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിക്കുവാൻ കഴിയുക.

ലോഹപ്രതലങ്ങളിൽ ഗ്രാഫീൻ പാളികൾ വച്ചുപിടിപ്പിച്ചാൽ സമർത്ഥങ്ങളായ കോമ്പോസിറ്റുകൾ ഉണ്ടാക്കുവാൻ സാധിക്കും. ഇത് കൃത്രിമ അവയവ നിർമ്മാണത്തിൽ ഏറെ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തും. ഭാരം കുറഞ്ഞതും എന്നാൽ ബലവത്തായതുമായ ശരീര ഭാഗങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുവാൻ ഇത് മൂലം കഴിയും.

അയഡിനോ മാംഗനീസോ ചേർത്ത ഗ്രാഫീൻ നാനോ പാർട്ടിക്കിളുകൾ സി റ്റി സ്‌കാനിൽ കോൺട്രാസ്റ്റ് ഏജന്റായി ഉപയോഗിക്കുവാൻ കഴിയും. ഇത് വിഷ രഹിതമായതിനാൽ വൈദ്യശാസ്ത്ര രംഗത്ത് ഉത്തമമാണ്.ഗ്രാഫീനെ ഒരു അൾട്രാ ഫിൽട്ടറേഷൻ മീഡിയം ആയി വെളളം ശുദ്ധിയാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുവാൻ കഴിയും.

ഹാലജൻ ആറ്റങ്ങൾ (ക്ലോറിൻ, ബ്രോമിൻ, അയഡിൻ പോലുള്ള) ചേർത്ത (ഗ്രാഫീൻ നാനോ പ്ലേറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചാൽ ഫ്യൂവൽ സെല്ലുകളിലെ ചിലവേറിയ പ്ലാറ്റിനം കാറ്റലറ്റിക് സെല്ലുകൾ മാറ്റുവാൻ കഴിയും. ഇത് വഴി ഫ്യൂവൽ സെല്ലുകൾ കുറഞ്ഞ ചിലവിൽ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ സാധിക്കും. ഇത്തരത്തിൽ ഗ്രാഫീനിന്റെ വ്യവസായ സാദ്ധ്യതകളേറെയാണ്.