പദാർഥങ്ങൾ നിർമിക്കുന്ന 
പുതുലോകങ്ങൾ

പാഠപുസ്തകം എഴുതുന്ന ടീമിലെ ഒരംഗവും ഞാനുൾപ്പെടെ മറ്റു രണ്ടുപേരുമായി ചൂടേറിയ തർക്കം നടക്കുകയാണ്. ഇരുമ്പു കത്തി മനുഷ്യനിർമിതമാണോ എന്നതാണ് തർക്ക വിഷയം. പ്രപഞ്ചത്തിലെമ്പാടും കാണപ്പെടുന്ന മൂലകമായ ഇരുമ്പ് എങ്ങനെ മനുഷ്യനിർമിത വസ്തുവാകും എന്നാണ് അദ്ദേഹത്തിന്റെ വാദം. ഇരുമ്പ് സ്വാഭാവിക മൂലകമാണെങ്കിലും പ്രകൃതിയിൽ അത് സ്വതന്ത്രമായി കാണപ്പെടുന്നില്ല. അയിരുകളിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്ന വിദ്യ മനുഷ്യർ കണ്ടെത്തിയതുകൊണ്ടാണ് ഇരുമ്പ് കത്തി നിർമിക്കാനായത് എന്ന് ഞങ്ങളും. അതേസമയം പ്രകൃതിയിൽ സ്വതന്ത്ര രൂപത്തിൽ തന്നെ കാണപ്പെടുന്ന സ്വർണം സ്വാഭാവിക വസ്തുവാണു താനും. പദാർഥങ്ങൾ എന്നതിന് സാധാരണ ഭാഷയിലെ നിർവചനമല്ല മെറ്റീരിയൽ സയൻസിലുള്ളത് എന്നതാണ് ഇവിടെ തർക്കമുണ്ടാവാനുള്ള കാരണം. പദാർഥശാസ്ത്രം അഥവാ മെറ്റീരിയൽ സയൻസിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം പദാർഥങ്ങൾ എന്നത് വസ്തുക്കൾ നിർമിക്കാനുപയോഗിക്കുന്ന ശുദ്ധമോ, മിശ്രിതരൂപത്തിലുള്ളതോ ആയ അടിസ്ഥാന വസ്തുക്കളാണ് . എന്താണ് പദാർഥങ്ങളുടെ പ്രാധാന്യം? നമ്മുടെ ശരീരത്തിലേക്കും, ചുറ്റുപാടുകളിലേക്കും നോക്കിയാൽ തന്നെ ഉത്തരം കിട്ടും. മനുഷ്യർ തന്നെ നിർമിച്ചെടുത്ത പദാർഥങ്ങൾ ഇല്ലായിരുന്നെങ്കിൽ ഗുഹകളിൽ ജീവിക്കുന്ന നഗ്നവാനരരായി ഇന്നും നമ്മൾ തുടർന്നേനെ. വസ്ത്രങ്ങൾ നിർമിക്കാനുള്ള കൃത്രിമനാരുകളും വീട് നിർമ്മാണത്തിനുപയോഗിക്കുന്ന കോൺക്രീറ്റും ലോഹങ്ങളും ഗ്ലാസും കടലാസും പലതരം പ്ലാസ്റ്റിക്കും തുടങ്ങി നമ്മുടെ ചുറ്റുപാടുമുള്ള വസ്തുക്കളെല്ലാം ശാസ്ത്രത്തിലൂടെ മനുഷ്യർ നിർമിച്ചെടുത്തതാണ്. ഇതുകൂടാതെ പ്രകൃത്യാ ലഭ്യമായ വസ്തുക്കളിൽ ഭൗതിക, രാസമാറ്റങ്ങൾ വരുത്തി അവയെ ഉപയോഗപ്രദമായ ഉത്പന്നങ്ങളാക്കി മാറ്റുകയും ചെയ്തു. ഇവയുടെ ചുമലിലേറിയാണ് സംസ്കാരങ്ങൾ രൂപപ്പെട്ടതും മുന്നോട്ടുകുതിച്ചതും.

മാനവ ചരിത്രത്തെ ശിലായുഗം, വെങ്കല യുഗം, ഇരുമ്പ് യുഗം, സിലിക്കൺ യുഗം എന്നിങ്ങനെ തരംതിരിക്കുന്നതും സംസ്കാരങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തിൽ പദാർഥങ്ങൾക്കുള്ള നിർണായക സ്ഥാനം പരിഗണിച്ചുകൊണ്ടാണ്. ഗ്ലാസ് ഒരുദാഹരണമായെടുത്താൽ, ഫിനീഷ്യർ യാദൃച്ഛികമായി കണ്ടെത്തിയ കൃത്രിമ വസ്തുവായിരുന്നു ഗ്ലാസ്. ആദ്യകാലത്ത് നിറം ചേർത്തും അല്ലാതെയും അലങ്കാര വസ്തുവായി വിൽപ്പന നടത്തിയിരുന്ന ഇത് പിൽക്കാലത്ത് ശാസ്ത്രപുരോഗതിക്ക് നിർണായക സംഭാവന നല്കി. ലെൻസുകളും ടെലസ്കോപ്പുകളും മൈക്രോസ്കോപ്പും രസതന്ത്ര പരീക്ഷണശാലയിലെ പലതരം ഗ്ലാസ് ഉപകരണങ്ങളുമൊക്കെ ഇല്ലായിരുന്നെങ്കിൽ ജ്യോതിശാസ്ത്രവും, വൈദ്യശാസ്ത്രവുമൊക്കെ പ്രാകൃതാവസ്ഥയിൽനിന്ന് മുന്നേറില്ലായിരുന്നു. ഫോട്ടോഗ്രാഫിയോ, സിനിമയോ പോലുള്ള വിനോദോപാധികൾ പോലും അസാധ്യമായേനെ. പുതിയ കാലത്തെ അംബരചുംബികൾക്ക് ഗ്ലാസ് പാനലുകൾ ആകർഷണീയത നല്കുന്നതിനു പുറമേ ചൂടിൽനിന്നും തണുപ്പിൽനിന്നും സംരക്ഷണവും നല്കുന്നുണ്ട്. അത് ഒരു നിർമാണ ശൈലീസൂചകം കൂടിയായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. അതുപോലെ സിലിക്കൺ ചിപ്പുകളുടെ കണ്ടുപിടിത്തം കമ്പ്യൂട്ടേഷന്റെയും വിവരസാങ്കേതിക വിദ്യയുടെയും വളർച്ചയ്ക്ക് കാരണമായി. ഒരു കെട്ടിടം മുഴുവൻ നിറഞ്ഞിരുന്ന കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ കൈപ്പിടിയിലേക്ക് ഒതുങ്ങാനും ഇത് കാരണമായി.

പദാർഥങ്ങൾ കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെട്ട ജീവിതമൊരുക്കുക മാത്രമല്ല ചെയ്യുന്നത്, അവ സംസ്കാരങ്ങളെ നിർമിക്കുകയും പരിപാലിക്കുകയും കൂടി ചെയ്യുന്നുണ്ട്. സിലിക്കൺ ചിപ്പ് വിപ്ലവം ഇന്റർനെറ്റിലൂടെയും, നിർമിത ബുദ്ധിയിലൂടെയുമൊക്കെ മുതലാളിത്തത്തിന് അനുകൂലമായ വിപണിയൊരുക്കുകയും അതുവഴി പുതിയ ജീവിതരീതിയും മനോഭാവവും നിർമിക്കുകയും കൂടി ചെയ്തത് നമ്മുടെ തന്നെ കാലത്താണ്. പദാർഥങ്ങൾ ഫാഷൻ സ്റ്റേറ്റ്മെന്റുകൾ നിർമിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. നൈലോൺ കണ്ടുപിടിച്ച കാലത്ത് അതുകൊണ്ട് നിർമിച്ച സ്റ്റോക്കിങ്സുകൾ വാങ്ങാനായി സ്ത്രീകൾ വെളുക്കും മുൻപേ ക്യൂ നിന്നിരുന്നത് ഉദാഹരണം. പദാർഥങ്ങളുടെ ഉപയോഗം വിശ്വാസങ്ങൾ, ആചാരങ്ങൾ എന്നിവയുമായും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് കളമെഴുത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന പച്ചനിറമുള്ള പൊടി പ്രത്യേക തരം ഇലകളിൽ നിന്നാണ് നിർമിക്കുന്നത്. പദാർഥങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിലൂടെ മനുഷ്യചരിത്രത്തെയും മാനവികതയെയും കൂടുതൽ നന്നായി മനസ്സിലാക്കാം. മെറ്റീരിയൽ കൾച്ചർ എന്ന സംസ്കാരപഠന മേഖല പ്രവർത്തിക്കുന്നത് ഈ ലക്ഷ്യത്തോടെയാണ്. പദാർഥങ്ങൾ വെറും പദാർഥങ്ങൾ മാത്രമല്ലെന്നുസാരം.

പദാർഥങ്ങളെ പ്രാഥമിക ജീവിതാവശ്യങ്ങൾക്കുള്ളവയെന്നും, വ്യാവസായിക ആവശ്യങ്ങൾക്കുള്ളവയെന്നും പൊതുവേ രണ്ടായി തിരിക്കാനാവും. വസ്ത്രം, ഭക്ഷണപാത്രങ്ങൾ എന്നിവയൊക്കെ നിർമിക്കാനുപയോഗിക്കുന്നവ ആദ്യത്തെ വിഭാഗത്തിലും, കടലാസ്, പലതരം പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ, ചികിത്സയ്ക്ക് ഉപയോഗിക്കുന്ന വസ്തുക്കൾ, ഊർജ്ജ സംഭരണത്തിനും, ഉത്പാദനത്തിനും ഉപയോഗിക്കുന്ന വസ്തുക്കൾ എന്നിവയൊക്കെ രണ്ടാമത്തെ വിഭാഗത്തിലും വരും. അനുദിനം പദാർത്ഥങ്ങളുടെ ലോകം കൂടുതൽകൂടുതൽ വിശാലമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് മാത്രം കാണാനാവുന്ന നാനോ വസ്തുക്കൾ മുതൽ സ്വയം കേടുപാടുകൾ തീർക്കാൻ കഴിവുള്ള നിർമാണ വസ്തുക്കൾ വരെ ഉൾപ്പെടുന്നതാണ് അതിന്റെ വൈപുല്യം. പുതിയ പദാർഥങ്ങളുടെ കണ്ടെത്തൽ മെച്ചപ്പെട്ട ജീവിത സാഹചര്യങ്ങളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു , അതനുസരിച്ച് കൂടുതൽ പുതിയ വസ്തുക്കളും അവ നിർമിക്കാനുള്ള പദാർഥങ്ങളും ആവശ്യമായി വരുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ തുടർന്നുകൊണ്ടേയിരിക്കും.

എന്തുകൊണ്ട് 
പുതിയ പദാർഥങ്ങൾ ?
പുതിയ പദാർഥങ്ങൾക്കായി ശാസ്ത്രലോകം നിരന്തരമായ അന്വേഷണത്തിലാണ്. കൂടാതെ അവയുടെ സ്വഭാവം വിശദമായി പഠിക്കുകയും കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയുമൊക്കെ വേണം. മനുഷ്യന്റെ നിർദ്ദേശങ്ങൾക്ക് അനുസൃതമായി പദാർഥങ്ങൾ പെരുമാറുന്ന കാലം വന്നുകൂടെന്നില്ല. മെറ്റീരിയൽ സയൻസ് രസതന്ത്രവും ഭൗതികശാസ്ത്രവും എഞ്ചിനീയറിങ്ങുമൊക്കെ കൂടിച്ചേരുന്ന അന്തർവൈജ്ഞാനിക പഠനമേഖലയാണ്. പുതിയ പദാർഥങ്ങൾക്കായുള്ള അന്വേഷണത്തിനു പിന്നിൽ നിരവധി കാരണങ്ങളുണ്ട്. അതിൽ ഏറ്റവും പ്രധാനം ഉറവിടങ്ങളുടെ ശോഷണമാണ്. പോളിമറുകൾ, ലായകങ്ങൾ, ചായങ്ങൾ തുടങ്ങി മരുന്നുകൾ വരെ പലതരം അവശ്യ പദാർഥങ്ങളുടെയും ഉറവിടം ക്രൂഡോയിലാണ്. അതുപോലെ കൽക്കരിയിൽ നിന്നും പല പദാർഥങ്ങളും വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നു. ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങളായ ക്രൂഡോയിലും കൽക്കരിയും പുന:സ്ഥാപിക്കാനാവാത്തവയാണ്. അവ ഈ നൂറ്റാണ്ടിൽ തന്നെ തീർന്നു പോയേക്കാം. ഇന്ധനമായി ഇവ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത് അതിൽ നിന്ന് നിർമിക്കേണ്ട മരുന്നുകൾ അടക്കമുള്ള പദാർത്ഥങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തെ ഭാവിയിൽ പ്രതിസന്ധിയിലാക്കും. അതിനാൽ ഊർജോത്പാദനത്തിനും സംഭരണത്തിനും പുതിയ സാങ്കേതിക വിദ്യകളും അതിനാവശ്യമായ പദാർത്ഥങ്ങളും കണ്ടെത്തേണ്ടി വരും. ഒപ്പം മരുന്നു പോലുള്ള അവശ്യവസ്തുക്കൾക്ക് ക്രൂഡ് ഓയിൽ അല്ലാതെ മറ്റ് ഉറവിടങ്ങൾ കണ്ടെത്തുകയോ പുതിയ പദാർത്ഥങ്ങൾ നിർമിക്കുകയോ വേണ്ടിവരുന്നു. ഭൂമിയിലെ ലോഹ–ധാതു നിക്ഷേപങ്ങളെല്ലാം തീർന്നുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന് മൊബൈൽ ഫോണിന് മുതൽ വാഹനങ്ങൾക്കുവരെ ഊർജം നൽകുന്ന ലിഥിയം. അയോൺ ബാറ്ററിയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലിഥിയവും കൊബാൾട്ടും ഏതാനും ദശകങ്ങൾമാത്രം ഉപയോഗിക്കാനുള്ളതേ ബാക്കിയുള്ളൂ. അപ്പോൾ ഊർജസംഭരണത്തിന് മറ്റു മാർഗങ്ങളും അനുബന്ധ പദാർത്ഥങ്ങളും കണ്ടെത്തേണ്ടതുണ്ട്. അതുപോലെ ഇവയിൽ പലതിന്റെയും ഖനനം കടുത്ത പാരിസ്ഥിതിക പ്രശ്നങ്ങളും മലിനീകരണവും ഉണ്ടാക്കുന്നുണ്ട്. അതിനാൽ പ്രകൃതി സംരക്ഷണത്തിനായി കൂടുതൽ സുസ്ഥിരമായ പുതിയ പദാർത്ഥങ്ങൾ കണ്ടെത്തേണ്ടി വരുന്നു. ജല മലിനീകരണത്തെ ചെറുക്കാനും ജലത്തിലെ മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യാനും സഹായിക്കുന്ന പുതിയ പദാർത്ഥങ്ങൾക്കായും ഊർജിതമായ അന്വേഷണം നടക്കുന്നു.

മുതലാളിത്ത സമ്പദ്-വ്യവസ്ഥയുടെ അടിത്തറതന്നെ അതിന്റെ ലാഭേച്ഛയാണ്. കൂടുതൽ ലാഭം ലഭിക്കണമെങ്കിൽ കൂടിയ കഉൽപ്പാദനക്ഷമത കൈവരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. എന്നുമാത്രമല്ല പുതിയ ഉൽപന്നങ്ങളും അവയുടെ വൈവിധ്യവും ലാഭസാധ്യത കൂട്ടുകയും ചെയ്യുന്നു. അതുകൊണ്ടുതന്നെ പുതിയ പദാർഥങ്ങൾക്കായുള്ള അന്വേഷണത്തിൽ വൻകിട കമ്പനികൾ ഭാഗഭാക്കാണ്. മാത്രമല്ല വാണിജ്യസാധ്യത തിരിച്ചറിഞ്ഞ് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ കൂടി പങ്കാളിത്തത്തോടെ ഗവേഷണത്തിനുള്ള കമ്പനികൾ സ്ഥാപിക്കപ്പെടുന്നുമുണ്ട് പ്രതിരോധം പോലുള്ള ഭരണകൂടത്തെ സംബന്ധിച്ച് സുപ്രധാനമായ മേഖലകളിൽ അതിനാവശ്യമായ ലോഹസങ്കരങ്ങൾ , പോളിമറുകൾ തുടങ്ങിയ പുതിയ പദാർഥങ്ങൾക്കായുള്ള അന്വേഷണത്തിന് പ്രാധാന്യം നല്കപ്പെടുന്നു. പലപ്പോഴും രാഷ്ട്രീയ കാരണങ്ങളും പദാർത്ഥങ്ങളുടെ അന്വേഷണത്തിൽ രാസത്വരകമായി പ്രവർത്തിക്കാറുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന് റെയർ എർത്ത് മൂലകങ്ങളുടെ കയറ്റുമതിയിൽ നിയന്ത്രണമേർപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ടുള്ള ചൈനയുടെ തീരുമാനം ലോകമെമ്പാടും പ്രതിരോധം, ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ, MRI മെഷീനുകൾ പോലുള്ള മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുടെയൊക്കെ ഉത്പാദനത്തെ പ്രതിസന്ധിയിലാക്കും. ഇന്ത്യയിൽ റെയർ എർത്ത് നിക്ഷേപങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും ലാഭകരമായി വേർതിരിച്ചെടുക്കാനുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ കൈയിലില്ല. ഇത് ഈ രംഗത്ത് ഗവേഷണ സാധ്യത ഒരുക്കുന്നു. പെട്രോളിയം നിക്ഷേപങ്ങളുള്ള മധ്യേഷ്യയിൽ ആധിപത്യമുറപ്പിക്കാനുള്ള അമേരിക്കയുടെ ദീർഘകാല ശ്രമങ്ങൾ അടിസ്ഥാന അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾക്കു മേൽ ആധിപത്യമുറപ്പിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തിന് ഉദാഹരണമാണ്. പ്രകൃതിദത്തമായി അസാധ്യമായ കഴിവുകളെ മനുഷ്യൻ എത്തിപ്പിടിക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്നതിന്റെ ഭാഗമായും പുതിയ വസ്തുക്കൾക്കായുള്ള അന്വേഷണം നടക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് അദൃശ്യമായൊരു വസ്ത്രം, സൂര്യനിൽ നിന്ന് നേരിട്ട് ചാർജാവുന്ന വാഹനങ്ങൾ തുടങ്ങിയവ. ഇത്തരത്തിലുള്ള പദാർത്ഥങ്ങളെ മെറ്റാ മെറ്റീരിയൽസ് എന്ന് പൊതുവേ പറയാം. ഈ പ്രതിപാദിച്ച ഘടകങ്ങളെല്ലാം പദാർത്ഥശാസ്ത്രത്തിലെ ഗവേഷണങ്ങൾക്ക് ഊർജം പകരുന്നവയാണ്.

ഇന്നിന്റെ പദാർത്ഥങ്ങൾ
നാനോ സയൻസും നാനോ ടെക്നോളജിയും ഉയർത്തിയ ആവേശം ഇനിയും കെട്ടടങ്ങിയിട്ടില്ല. ഒരു തലമുടിനാരിന്റെ ഏതാണ്ട് അമ്പതിനായിരത്തിൽ ഒരംശമാണ് ഒരു നാനോമീറ്റർ എന്ന്, മനസ്സിലാക്കാനുള്ള എളുപ്പത്തിനായി ലളിതമായി പറയാം. നാനോവസ്തുക്കളെ കാണാൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ സഹായം കൂടിയേ തീരൂ. നാനോ കണങ്ങൾ, നാനോ നാരുകൾ, നാനോ ഷീറ്റുകൾ തുടങ്ങി പലരൂപങ്ങളിൽ ഇവ നിർമിക്കാനാവും. ലോഹങ്ങൾ, ജൈവ വസ്തുക്കൾ, ഇനോർഗാനിക് സംയുക്തങ്ങൾ എന്നിവയിൽ നിന്നൊക്കെ നാനോ വസ്തുക്കൾ നിർമിക്കാനാവും. വസ്തുക്കളെ ചെറുതാക്കി നാനോവലിപ്പത്തിലാക്കുകയോ അല്ലെങ്കിൽ ചെറിയ തന്മാത്രകളെ കൂട്ടിച്ചേർത്ത് നാനോവലിപ്പത്തിലേക്ക് എത്തിക്കുകയോ ആണ് സാധാരണ നിർമാണ രീതി. ഏതാനും തന്മാത്രകൾ കൂടിച്ചേർന്ന വലിപ്പം മാത്രമുള്ള നാനോവസ്തുക്കൾ അതുകൊണ്ടുതന്നെ ഉയർന്ന ഉപരിതല വിസ്തീർണം ഉള്ളവയാണ്. ഇത് വലിയ വസ്തുക്കളിൽ കാണുന്ന ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്താനോ, പുതിയ ഗുണങ്ങൾക്ക് തന്നെയോ കാരണമാകുന്നു. രാസപ്രവർത്തന ശേഷി, വൈദ്യുത ചാലകത , താപ ചാലകത, കാന്തികത്വം എന്നിവയൊക്കെ ഇതിൽ ചിലതാണ്. കാർബൺ നാനോട്യൂബുകളായിരുന്നു ആദ്യകാലത്ത് ഏറെ ശ്രദ്ധനേടിയ നാനോ പദാർഥങ്ങൾ. പോളിമറുകളെ ശക്തിപ്പെടുത്താനും മെഡിക്കൽ ഇമേജിങ്ങിലും, മറ്റു പല വ്യാവസായിക, ഗവേഷണ ആവശ്യങ്ങൾക്കും ഇവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സമീപകാലത്ത് ഏറെ ശ്രദ്ധേയമായ, ഭാവിയുടെ വസ്തുവായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നതാണ് ഗ്രാഫീൻ. നിലവിൽ കണ്ടെത്തിയവയിൽ ഏറ്റവും കാഠിന്യമുള്ള വസ്തുവും ഇതാണ്. വൈദ്യുത,താപ ചാലകതകളിലും മറ്റു വസ്തുക്കളെ അപേക്ഷിച്ച് ഏറെ മുന്നിലാണ്. 2004 ൽ മാത്രമാണ് ഗ്രാഫീൻ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെടുന്നത്. പെൻസിലിലുള്ള ഗ്രാഫീന്റെ ഒറ്റ ആറ്റത്തിന്റെ കനമുള്ള പാളിയാണിത്. ഗ്രാഫൈറ്റും ഒരു സെലോടേപ്പും ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇത് ആദ്യം വേർതിരിച്ചത്. ഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഉത്പന്നങ്ങൾ വിപണിയിൽ വന്നുതുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. ഇനിയും ധാരാളം സാധ്യതകൾ കണ്ടെത്തപ്പെടേണ്ടതുണ്ട്. സെല്ലുലോസ്, കൈറ്റിൻ തുടങ്ങി ജൈവവസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് നാനോ പദാർഥങ്ങൾ നിർമിക്കുകയും ബയോമെഡിക്കൽ അടക്കമുള്ള പല മേഖലകളിലും ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുണ്ട്. സെമി കണ്ടക്ടർ നാനോകണികകളാണ് ക്വാണ്ടം ഡോട്സ് എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. 1 മുതൽ 10 വരെ നാനോമീറ്റർ മാത്രം വലിപ്പമുള്ള ഇവ ക്വാണ്ടം പ്രഭാവം കാണിക്കുന്നു. ഊർജ്ജോത്പാദനം, വിവര സംഭരണം എന്നിവയിലെല്ലാം ഇവയ്ക്ക് സാധ്യതകളുണ്ട്.

പ്രത്യേക ജോലികൾ ചെയ്യാനായി തയ്യാറാക്കപ്പെട്ട നാനോമീറ്റർ വലിപ്പം മാത്രമുള്ള യന്ത്രങ്ങളാണ് നാനോമെഷീൻസ് അഥവാ മോളിക്യുലാർ മെഷീൻസ്. ഇവയ്ക്ക് ഊർജ്ജം ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ട് നിർദ്ദേശങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് ചലിക്കാനും നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ട ദൗത്യങ്ങൾ നിർവ്വഹിക്കാനും കഴിയും. നാനോറോബോട്ടിക്സ് എന്നാണ് ഇവയെപ്പറ്റിയുള്ള പഠനമേഖല അറിയപ്പെടുന്നത്. കാൻസർ കോശങ്ങളിലേക്ക് നേരിട്ട് മരുന്നുകൾ എത്തിക്കാൻ ഇവയെ ഉപയോഗിക്കാം. അതുവഴി കീമോതെറാപ്പി ചെയ്യുമ്പോൾ മറ്റു കോശങ്ങൾക്കുണ്ടാകുന്ന നാശവും അനുബന്ധ ബുദ്ധിമുട്ടുകളും ഒഴിവാക്കാം. നാളെ ഒരുപക്ഷേ ഹൃദയ ധമനികളിലെ തടസം കോരിമാറ്റാൻ ഒരു നാനോ ജെ സി ബി ഉപയോഗിച്ചുകൂടെന്നില്ല. സെൻസറുകളായും സൂക്ഷ്മമായതും അപകടകരമായതുമായ മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യാനും, തന്മാത്രതലത്തിൽ ഘടനകൾ നിർമിച്ച് പുതിയ പദാർഥങ്ങൾ നിർമിക്കാനുമൊക്കെ ഭാവിയിൽ ഇവ ഉപയോഗിക്കാനാവും. നാനോ വലിപ്പം മാത്രമുള്ള കാർ പോലെ നീങ്ങാൻ കഴിയുന്ന തന്മാത്രകളുടെ റേസ് 2017 ലും 2022 ലും സംഘടിപ്പിക്കപ്പെട്ടിരുന്നു.

ഭാവിയുടെ പദാർഥങ്ങൾ
പുതിയ പദാർഥങ്ങളുടെ കണ്ടെത്തലിലൂടെ ഫാന്റസി കഥകളിൽ മാത്രം കാണുന്ന അസാധ്യമായ ശേഷികൾ കൈവരിക്കാൻ മനുഷ്യൻ ശ്രമിക്കുന്നു. ചില പ്രത്യേക ചോദകങ്ങളോട് പ്രതികരിച്ചുകൊണ്ട് സ്വയം മാറ്റം വരുത്തുന്ന പദാർഥങ്ങളാണ് സ്മാർട്ട് മെറ്റീരിയൽസ്. താപം, വൈദ്യുതി, പ്രകാശം, മർദ്ദം, ജലസാന്നിധ്യം, രോഗാണുബാധ ഇങ്ങനെ എന്തുമാവാം ചോദകങ്ങൾ. സൂര്യപ്രകാശത്തിന് അനുസരിച്ച് ഇരുളുകയും തെളിയുകയും ചെയ്യുന്ന സ്മാർട്ട് ജനാലകൾ ഉദാഹരണം. ഇതുപോലെ സ്വയം കേടുതീർക്കാൻ കഴിയുന്ന ഗ്ലാസ് സ്ക്രീനും കോൺക്രീറ്റുമൊക്കെ ഈ വിഭാഗത്തിൽപ്പെടും. ശരീരത്തിൽ ധരിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ അടുത്തപടി ശാരീരിക അവസ്ഥ മനസ്സിലാക്കി പ്രതികരിക്കുന്ന സ്മാർട്ട് വസ്ത്രങ്ങളാണ്. വസ്ത്രം തന്നെ ഡയഗ്നോസ്റ്റിക് ഉപകരണമായും,ചികിത്സകനായും പെരുമാറുന്ന കാലം വരാം. മാത്രമല്ല തലച്ചോറിലേക്ക് നേരിട്ട് ഘടിപ്പിക്കാവുന്ന ഉപകരണങ്ങൾക്കായുള്ള അന്വേഷണം ഏറെ സജീവമാണ്. ഗവേഷണം ഊർജ്ജിതമായ മറ്റൊരു മേഖല സുസ്ഥിര സ്വഭാവമുള്ള അഥവാ പ്രകൃതിക്ക് കേടുപാടുണ്ടാക്കാത്ത പദാർഥങ്ങളിലാണ്. പാരിസ്ഥിതിക നാശം ഭൂമിയിലെ വാസം അസാധ്യമാക്കിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന കാലത്ത് ഇവയ്ക്ക് വലിയ പ്രസക്തിയുണ്ട്. പ്രകൃതി സൗഹൃദമായ ലായകങ്ങളും, രാസത്വരകങ്ങളും ഒക്കെ ഈ വിഭാഗത്തിൽപ്പെടും.

നേരത്തേ സൂചിപ്പിച്ചതു പോലെ ഊർജ്ജ ഉത്പാദനത്തിനും സംഭരണത്തിനുമായുള്ള പുതിയ മാർഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തേണ്ടതുണ്ട്. സുസ്ഥിര ഊർജ്ജസ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്നുള്ള ഊർജ്ജം ലഭ്യമായ സമയത്ത് ഉത്പാദിപ്പിച്ച് സംഭരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഇതിന് മികച്ച ബാറ്ററികൾ വേണം. അതുപോലെ വാഹനങ്ങളിലും മറ്റും ഉയർന്ന അളവിൽ ഊർജ്ജം സംഭരിക്കാനും പെട്ടെന്ന് പുറത്തുവിടാനും കഴിയുന്ന ബാറ്ററികൾ ആവശ്യമാണ്. കൂടാതെ റീച്ചാർജബിൾ ബാറ്ററികൾ പെട്ടെന്ന് ചാർജ്ജ് ചെയ്യാനാവണം. ദീർഘദൂര യാത്രകളിൽ ഒന്നോ ഒന്നരയോ മണിക്കൂർ ചാർജ് ചെയ്യാനായി നിർത്തിയിടുന്ന നിലവിലെ അവസ്ഥ അനുഭവിച്ചവർക്കറിയാം അതിന്റെ ബുദ്ധിമുട്ട്. സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകൾ ഇതിന് ഒരു പരിഹാരമാകും എന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു. വലിയ അളവ് പെട്ടെന്ന് ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുകയും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുമെങ്കിലും നിലവിൽ ഇവയ്ക്ക് ദീർഘനേരം ഊർജ്ജം സംഭരിക്കാനാവില്ല. ബാറ്ററി-സൂപ്പർ കപ്പാസിറ്റർ ഹൈബ്രിഡുകളും നിർദ്ദേശിക്കപ്പെടുന്നു. ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളെക്കാൾ മികച്ചവ കണ്ടെത്തൽ, സോളാർ സെല്ലുകളുടെ ക്ഷമത കൂട്ടൽ , ഇന്ധന സെല്ലുകളുടെ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ തുടങ്ങി പലതും ലക്ഷ്യങ്ങളാണ്. താപത്തെ വൈദ്യുതിയാക്കി മാറ്റുന്ന പദാർഥങ്ങൾക്കായും അന്വേഷണം നടക്കുന്നു. അടുപ്പിന്റെ പരിസരത്തെ ചൂടിൽ ചാർജ് ആവുന്ന മൊബൈൽ ഫോൺ എത്ര നല്ലതായിരിക്കും.

ശരീരത്തിനകത്തും തൊലിക്കടിയിലും ഒക്കെ വെക്കാവുന്ന ഉപകരണങ്ങളും ഇംപ്ലാന്റുകളും ഇപ്പഴേ നിലവിലുണ്ട്. മനുഷ്യനെ ഭാവിയിൽ ഒരു സൈബോർഗ് ആക്കുന്നത് ശരീരത്തിനകത്തിരുന്നു ജീവൽപ്രവർത്തനങ്ങളെ താളംതെറ്റാതെ കാക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാവും. അതുകൊണ്ടുതന്നെ ബയോകോംപാറ്റിബിലിറ്റി അഥവാ ജീവശരീരത്തോട് ചേർന്നുപോകാനുള്ള കഴിവ് പുതുവസ്തുക്കളെ സംബന്ധിച്ച് പ്രധാനമാണ്. പ്രകൃതി ജീവജാലങ്ങൾക്ക് നൽകിയിരിക്കുന്ന സവിശേഷ സ്വഭാവങ്ങളെ പദാർഥങ്ങളിലേക്ക് കൊണ്ടുവരാനുള്ള ശ്രമം വ്യാപകമായുണ്ട്. ബയോമിമെറ്റിക്സ് എന്നാണ് ഈ ശാഖ അറിയപ്പെടുന്നത്. വെള്ളം നനയാത്ത ചേമ്പിലയുടെ സ്വഭാവവും, നിറം മാറാനുള്ള ഓന്തിന്റെ കഴിവും, ചുവരിൽ തലകീഴായി വരെ നടക്കാൻ പല്ലിയെ സഹായിക്കുന്ന കാലിലെ ഒട്ടിപ്പിടുത്തവിദ്യയുമൊക്കെ മനുഷ്യനിർമിതപദാർഥങ്ങളിലേക്ക് സന്നിവേശിപ്പിക്കാൻ ശാസ്ത്രലോകം ശ്രമിക്കുകയും അതിൽ വിജയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുണ്ട്. മെറ്റാ മെറ്റീരിയൽസ് പൂർണമായും മനുഷ്യനിർമിത സ്വഭാവങ്ങളോടുകൂടിയ പദാർഥങ്ങളാണ്. അതായത് സ്വാഭാവിക പദാർഥങ്ങൾക്ക് അസാധ്യമായ ഗുണങ്ങൾ അവ കാണിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന് അദൃശ്യവസ്ത്രങ്ങൾ, സാധാരണ സാഹചര്യത്തിൽ ദ്രവ്യത്തിന് ദൃശ്യത ഉണ്ടാകുമല്ലോ. ശാസ്ത്രജ്ഞർ നിർമിച്ച നെഗറ്റീവ് റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സ് ഉള്ള വസ്തു മെറ്റാമെറ്റീരിയലിന് ഒരുദാഹരണമാണ്.

പദാർഥങ്ങളും 
പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകളും
മെറ്റീരിയൽ സയൻസിന്റെ വികാസത്തിന് പുതിയ പദാർഥങ്ങൾ മാത്രം പോരാ, നിർമ്മാണത്തെ എളുപ്പമാക്കുന്ന സാങ്കേതിക വിദ്യകളും വേണം. ഇത്തരത്തിലൊന്നാണ് 3 ഡി പ്രിന്റിങ്. സങ്കീർണമായ ഘടനകൾ എളുപ്പത്തിലും വേഗത്തിലും നിർമിച്ചെടുക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കും. ഭക്ഷണം മുതൽ വീടുകൾ വരെ 3 ഡി പ്രിന്റ് ചെയ്തെടുക്കാൻ തുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. പല സ്റ്റെപ്പുകളായി നടക്കേണ്ട പ്രവർത്തനങ്ങളെ ഇത് ഒന്നിലേക്ക് ചുരുക്കും. പല ഭാഗങ്ങൾ ചേർത്തുവെക്കുന്ന അസംബ്ലിങ് പ്രക്രിയയും ഒഴിവാക്കാം. 3 ഡി പ്രിന്റിങ്ങിന് ഉപയോഗിക്കാവുന്ന വസ്തുക്കൾക്കായുള്ള ഗവേഷണവും സജീവമാണ്. നിർമിത ബുദ്ധി പദാർഥശാസ്ത്രത്തെയും മാറ്റിമറിക്കും. പരീക്ഷണങ്ങൾ വിർച്വലായി ചെയ്തുനോക്കാനും ഡിസൈൻ ചെയ്യാനും, മെച്ചപ്പെടുത്താനും പ്രക്രിയ ഓട്ടോമേറ്റ് ചെയ്യാനുമൊക്കെ എ ഐയുടെ സഹായം ലഭ്യമാണ്. ആവശ്യമായ ഗുണങ്ങൾ പറഞ്ഞാൽ അതിന് അനുയോജ്യമായ പദാർഥങ്ങൾ ഏതായിരിക്കും എന്ന് പ്രവചിക്കാനും ഇവ സഹായിക്കും. 2024 ലെ രസതന്ത്ര നോബൽ പുരസ്കാരം ലഭിച്ചത് പ്രോട്ടീനുകളുടെ ഘടന കണ്ടുപിടിക്കാനും പ്രോട്ടീനുകൾ നിർമിക്കാനുമുള്ള പ്രോഗ്രാമുകൾ വികസിപ്പിച്ച ശാസ്ത്രജ്ഞർക്കായിരുന്നു. ടെക്സ്റ്റ് കമാന്റ് മാത്രം നല്കിയാൽ ആ സ്വഭാവമുള്ള പ്രോട്ടീന്റെ ഘടന പ്രവചിച്ച്, അമിനോ ആസിഡുകളെ കൂട്ടിച്ചേർത്ത് ആ പ്രോട്ടീൻ ഉണ്ടാക്കുന്ന എ ഐ ടൂളിനെപ്പറ്റി വാർത്ത വന്നത് അടുത്തിടെയാണ്. അതുണ്ടാക്കിയ പ്രോട്ടീന്റെ നിർദ്ദിഷ്ട സ്വഭാവം പരീക്ഷിച്ച് വിജയകരമാണെന്ന് കണ്ടെത്തുകയും ചെയ്തിരിക്കുന്നു. നിർമിത ബുദ്ധി ഈ രംഗത്തുണ്ടാക്കാൻ സാധ്യതയുള്ള മാറ്റങ്ങൾ പ്രവചനസാധ്യം പോലുമല്ല.

കേരളത്തിന്റെ സാധ്യതകൾ
വിജ്ഞാന സമ്പദ്-വ്യവസ്ഥയായി മാറാനാഗ്രഹിക്കുന്ന കേരളം ശ്രദ്ധയർപ്പിക്കേണ്ട ഒരു മേഖലയാണ് ഇത്. കേരളത്തിന്റെ ഉയർന്ന വിദ്യാഭ്യാസ നിലവാരവും,ഗവേഷണ ബിരുദം നേടുന്നവരുടെ ഉയർന്ന തോതും ഇതുസംബന്ധിച്ച് നല്ല സൂചകങ്ങളാണ്. അധ്യാപക ജോലികളിലേക്കുള്ള എൻട്രി ടിക്കറ്റായി മാത്രം ഗവേഷണ ബിരുദങ്ങൾ മാറുന്ന രീതിക്ക് മാറ്റമുണ്ടാകണം. കേരളത്തിലെ കരിമണൽ ഉൾപ്പടെയുള്ള അപൂർവ ധാതുക്കളുടെ വേർതിരിച്ചെടുക്കലിന് കൂടുതൽ പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ കണ്ടെത്തേണ്ടതുണ്ട്. കേരളത്തിൽ സുലഭമായ സെല്ലുലോസും കൈറ്റിനും ഉൾപ്പടെയുള്ള ജൈവവസ്തുക്കളുടെ സാധ്യത പൂർണതോതിൽ കണ്ടെത്തപ്പെടേണ്ടതുണ്ട്. പദാർഥങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിനൊപ്പം സാങ്കേതികവിദ്യാ വികസനത്തിനും ഊന്നൽ നല്കണം. നിർമിത ബുദ്ധിയിലെ ഗവേഷണം ഊർജ്ജിതമാക്കുകയും മറ്റു വൈജ്ഞാനിക മേഖലകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുകയും വേണം. അന്തർവൈജ്ഞാനിക സഹകരണം, വിദേശത്തും സ്വദേശത്തുമുള്ള പ്രീമിയർ ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങളുമായുള്ള സംയോജിത പ്രോജക്ടുകൾ എന്നിവയും ഉണ്ടാകണം. പുതിയ തലമുറയെ ഗവേഷണ മേഖലയിലേക്ക് ആകർഷിക്കാനുള്ള കൂടുതൽ പദ്ധതികളും ഉണ്ടാവേണ്ടതുണ്ട്.l