ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಅನಭಿಷಿಕ್ತ ದೊರೆ ‘ಸಿಲಿಕಾನ್’ ಕಾಲ ಮುಗಿಯಿತೇ?

***

ಸಮುದ್ರಯಾನಿಗಳ ಕಥೆಯನ್ನು ವರ್ಣಿಸುವಾಗ ಹೇಳುವ ಮಾತು: ಸುತ್ತ ಎಲ್ಲೆಲ್ಲೂ ನೀರೇ ನೀರು, ಆದರೆ ಕುಡಿಯಲು ಹನಿ ನೀರಿಲ್ಲ.

ಹಾಗೆ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲೆ ಎಲ್ಲೆಡೆಯೂ ಮರಳು ಇದ್ದೇ ಇದೆ; ಅದರಲ್ಲೂ ಸಮುದ್ರತೀರ, ಮರುಭೂಮಿಗಳಲ್ಲಂತೂ ಕೇಳುವುದೇ ಬೇಡ. ಆದರೆ ಅದೇ ಮರಳಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ ಅಡಗಿತ್ತು ಎಂಬುದು 1823ನೆಯ ಇಸವಿಯವೆರಗೂ ತಿಳಿದೇ ಇರಲಿಲ್ಲ; ಎಂದರೆ ಸಮುದ್ರದ ನೀರಿನ ಉದಾಹರಣೆಯಂತೆ, ಸುತ್ತ ಎಲ್ಲೆಲ್ಲೂ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ರಾಶಿ, ಆದರೆ ಅದರ ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿವೇ ಇಲ್ಲ ಎಂಬಂತೆ! ಮರಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಗಾಜು, ಪಿಂಗಾಣಿ ಇತ್ಯಾದಿ ತಯಾರಿಸುವುದನ್ನು ಶತಮಾನಗಳಿಂದ ನಡೆಸುತ್ತಾ ಬಂದಿದ್ದ ಜನರಿಗೆ, ಮರಳಿನ ಸ್ಥೂಲ ಉಪಯೋಗ ಗೊತ್ತಿತ್ತೇ ಹೊರತು, ಅದರೊಳಗಿನ ಮೂಲಧಾತು ‘ಸಿಲಿಕಾನ್‌’ನ ಪರಿಚಯವಿರಲಿಲ್ಲ. ಸ್ವೀಡನ್‌ನ ರಸಾಯನ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಬರ್ಝೆಲಿಯಸ್‌ನ ಕೊಡುಗೆ ಈ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಅನ್ವೇಷಣೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಅನ್ವೇಷಣೆಯಾಗಿದ್ದೇ ತಡ, ಅದರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಹಾಗೂ ಭೌತಿಕ ಗುಣವಿಶೇಷಗಳ ಅಧ್ಯಯನ ಪ್ರಾರಂಭವಾಯಿತು. ಇದೊಂದು ಲೋಹವೂ ಅಲ್ಲದ, ಅಲೋಹವೂ ಅಲ್ಲದ ಧಾತು; ಹಾಗಾಗಿಯೇ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ ಒಂದು ಲೋಹಸದೃಶ ‘ಮೆಟಲಾಯ್ಡ್‌’ ಧಾತು. ಇದು ಲೋಹಗಳಂತೆ ಒಳ್ಳೆಯ ವಿದ್ಯುತ್‌ವಾಹಕವೂ ಅಲ್ಲ, ಅಲೋಹಗಳಂತೆ ವಿದ್ಯುತ್‌ ನಿರೋಧಕವೂ ಅಲ್ಲ; ಇದೊಂದು ಅರೆವಾಹಕ. ಈ ವಿಶೇಷತೆಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಾಗುತ್ತಾ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನದ ಹೊಸ ಬಾಗಿಲು ತೆರೆದುಕೊಂಡಿತು, ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಉಗಮವಾಯಿತು; ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಅನ್ವೇಷಣೆ, ವಾಕ್ಯೂಮ್‌ ಕೊಳವೆಯ ಆವಿಷ್ಕಾರವು ಇದಕ್ಕೆ ಪೂರಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿ ಹೊಸ ಶಕೆಗೆ ನಾಂದಿಯಾಯಿತು. ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು, ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ ಚಿಪ್‌ಗಳು, ಸೌರಕೋಶಗಳಂತಹ ಸಾಧನಗಳ ಮೂಲ - ಇದೇ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ ಎಂಬ ಅರೆವಾಹಕ!

ರೇಡಿಯೋ, ಟಿ.ವಿ.ಯಿಂದ ಮೊದಲ್ಗೊಂಡು ಸರಿಸುಮಾರು ಎಲ್ಲಾ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಸಾಧನಗಳ ಭಾಗವಾಗಿರುವ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ಗೆ, ‘ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಅನಭಿಷಿಕ್ತ ದೊರೆ’ ಎಂಬ ಪಟ್ಟವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಸಮಯ ಬಂದಾಗಿದೆ. ವೇಗವಾಗಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತಿರುವ ಐ.ಟಿ. ಉದ್ಯಮ, ನಾಗಾಲೋಟಕ್ಕೆ ಮತ್ತೊಂದು ಹೆಸರಾಗಿರುವ ಸ್ಮಾರ್ಟ್‌ ಸಾಧನಗಳ ಸುಧಾರಣೆಯಲ್ಲಿ ಹೊಸತನದ ಹುಡುಕಾಟ ಇದ್ದೇ ಇದೆ. ಅದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಅತ್ಯಂತ ಪುಟ್ಟ ಸ್ಮಾರ್ಟ್‌ ವಾಚ್‌, ಮೊಬೈಲ್‌ ಫೋನ್‌, ಟ್ಯಾಬ್‌, ಮೈಕ್ರೋಫೋನ್‌, ಇಯರ್‌ಪಾಡ್‌, ಸೌರಕೋಶಗಳಂತಹ ಸಾಧನಗಳ ಅವಶ್ಯಕತೆಯಿದೆ. ಇನ್ನೂ ಕೆಲವಂತೂ, ಕೆಲವೇ ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌, ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು ಗಾತ್ರದ ಸಾಧನಗಳಾಗಿದ್ದು, ಬರಿಗಣ್ಣಿಗೆ ಕಾಣುವುದೂ ಇಲ್ಲ; ಅಂತಹ ಪುಟಾಣಿ ಸಾಧನದ ಒಳಗೆ ಅಡಗಬೇಕಿರುವ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ ಅದಿನ್ನೆಷ್ಟು ಪುಟ್ಟದಾಗಿರಬೇಕು ಯೋಚಿಸಿ ನೋಡಿ! ಅಂಥವಕ್ಕೆ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ಗಿಂತ ಸೂಕ್ತ ಎನಿಸುವುದು ‘ಸಂಯುಕ್ತ ಅರೆವಾಹಕ’ಗಳು ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ, ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ತಜ್ಞರು.

ಇಂತಹ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ ಕೂಡ ಅಡ್ಡಿಯೇ! ಇಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ತೆಳುವಾದ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಅರೆವಾಹಕವಾಗಿ ಏನನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು – ಎಂಬ ಪ್ರಶ್ನೆಗೆ ಉತ್ತರ ಕಂಡುಕೊಳ್ಳಲು, ಇಂತಹ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ ಹಲವು ದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿಕೊಂಡಿದ್ಧಾರೆ. ಅವರಲ್ಲಿ ಮುಂಚೂಣಿಯಲ್ಲಿರುವವರು ಬೆಂಗಳೂರಿನ ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆ ನಡೆಸುತ್ತಿರುವ ಪ್ರೊಫೆಸರ್‌ ನವಕಾಂತ ಭಟ್‌ರವರು. ಇವರ ತಂಡವು ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನಂತಹ ಒಂದೇ ಧಾತುವಿನ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತರಾಗದೇ, ಹಲವು ಧಾತುಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಹತ್ತು ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್‌ ಗಾತ್ರದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ್ದಾರೆ.

‘ಮಾಲಿಬ್ಡೆನಮ್‌ ಡೈಸಲ್ಫೈಡ್‌’ ಮತ್ತು ‘ಹಾಫ್ನಿಯಮ್‌ ಡಯಾಕ್ಸೈಡ್‌’ ಸಂಯುಕ್ತ ಪದಾರ್ಥವನ್ನು ಬಳಸಿ, ನ್ಯಾನೋತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮೊರೆ ಹೊಕ್ಕು, ನ್ಯಾನೋಗಾತ್ರದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಇದು ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ಕುಗ್ಗಿಸುವ, ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಅಪಾರ ಹೊಸ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳಿಂದ ಹಿಗ್ಗಿಸುವ ಅನ್ವೇಷಣೆಯಾಗಿದೆ. ಇದು ಕೇವಲ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿಲ್ಲ; ಆರೋಗ್ಯಕ್ಷೇತ್ರ, ರಕ್ಷಣಾಕ್ಷೇತ್ರ, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಷೇತ್ರ – ಹೀಗೆ ಎಲ್ಲೆಡೆಯೂ ಅನ್ವಯಿಕೆ ಕಾಣಬಹುದಾಗಿದೆ. ಇಂತಹ ಅರೆವಾಹಕಗಳ ನ್ಯಾನೋಗಾತ್ರದ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು, ಬೆಳಕನ್ನು ಪ್ರತಿಫಲಿಸುವ ಬಗೆಯಲ್ಲೂ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿದ್ದು, ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ರೂಪಾಂತರಿಸಲು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದಾಗಿದೆ. ಇವುಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಅರೆವಾಹಕತೆಯು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ತಯಾರಿಯಲ್ಲಿ ಉಪಯುಕ್ತವೆನಿಸಿದರೆ, ಬೆಳಕಿನೊಂದಿಗಿನ ಇವುಗಳ ವಿಶೇಷ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ, ಇವನ್ನು ದ್ರುಗ್ವಿಜ್ಞಾನೀಯ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಕೆಗೆ ಅರ್ಹವಾಗಿಸಿದೆ. ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಬೇಕಾದ ಸಂವೇದಕಗಳಲ್ಲಿ ಇಂತಹ ನ್ಯಾನೋ ಅರೆವಾಹಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಜೊತೆಗೆ ಆಣ್ವಿಕ ಚಿತ್ರಕಗಳಲ್ಲೂ ಇವುಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕಾಣಬಹುದಾಗಿದೆ.

ಚೆನ್ನೈನ ಸಂಶೋಧಕ ಸುರೇಶ್‌ ಸಗದೇವನ್‌ ಅವರು ಹೇಳುವಂತೆ, ಈ ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಕುಗ್ಗಿಸುವುದು, ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೂ ಅಪಾರ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆಯಂತೆ. ‘ಕ್ವಾಂಟಂ ಗಾತ್ರ ಪರಿಣಾಮ’ ಎಂದೇ ಕರೆಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಇದು, ನ್ಯಾನೋಗಾತ್ರಕ್ಕೆ ಇಳಿದ ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಭೌತಿಕ ಹಾಗೂ ರಾಸಾಯನಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸಿ, ಹೊಸ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ಹುಟ್ಟುಹಾಕುತ್ತದೆ. ಇದೇ ಕಾರಣದಿಂದ ಅವುಗಳ ಬಳಕೆ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನೂ ಮೀರಿ ಜೈವಿಕ ಹಾಗೂ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂವೇದಕಗಳು, ಬೆಳಕು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ನ್ಯಾನೋಸಾಧನಗಳು, ಲೇಸರ್‌ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಕ್ಕೂ ವಿಸ್ತರಿಸಿದೆ. ನ್ಯಾನೋಗಾತ್ರದ ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಬಳಕೆಯು, ಅದನ್ನೊಳಗೊಂಡ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ತಾಳಿಕೆ ನೀಡಿ, ಅವುಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಮಾರ್ಟ್‌ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಈಗಂತೂ ಒ.ಎಲ್‌.ಇ.ಡಿ.ಗಳ ಬಳಕೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ. ಅವುಗಳ ತೆಳುವಾದ ಭಾರವಿಲ್ಲದ ರಚನೆ, ಸಪಾಟಾದ ಆಕರ್ಷಕ ಪ್ರದರ್ಶಕ ಪರದೆಯ ಒಳಗೆ ನ್ಯಾನೋಗಾತ್ರದ ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಇರುವು ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸಿದೆ ಎಂದರೆ ತಪ್ಪಾಗಲಾರದು. ಇವೆಲ್ಲವೂ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನಷ್ಟು ಸುಲಭವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿಲ್ಲವೆಂಬುದನ್ನು ಬಿಟ್ಟರೆ, ಇವುಗಳ ಅನುಕೂಲತೆಗಳು ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನನ್ನು ಮೀರಿಸುತ್ತವೆ; ಈ ಹೊಸ ಬಗೆಯ ನ್ಯಾನೋ ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಬೇಕಿರುವ ಧಾತುಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲೇನೂ ಬೇಕಿಲ್ಲವಲ್ಲ; ಅವುಗಳ ಬಳಕೆಯಾಗುವುದು ನ್ಯಾನೋಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲೇ!

ಹೀಗಾಗಿ, ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಬಳಕೆ ದಿನೇ ದಿನೇಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಿದೆ. ಇದೊಂದು ಹಳೆಯ ಯುಗದ ಕೊನೆಗಾಲವಾದರೂ ಹೊಸ ಯುಗದ ಪ್ರಾರಂಭವೆಂಬುದನ್ನು ತಜ್ಞರು ನಂಬುತ್ತಾರೆ; ವಿಜ್ಞಾನ-ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಬದುಕಿನಂತೆಯೇ; ಎಂದಿಗೂ ನಿಂತ ನೀರಲ್ಲ. ವಿಕಾಸದ ಹಾದಿಯೇ ನಿರಂತರ, ನಿತ್ಯಸತ್ಯ.