இயற்பியல் சம்பந்தப்பட்ட கண்டுபிடிப்புக்காக 2010-ம் ஆண்டுக்கான நோபல் பரிசு பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானிகள் ஆந்தரே கெய்ம், கொன்சிட்டான்டின் நோவோசியெலோவ் ஆகிய இரண்டுபேருக்கு வழங்கப்படுகிறது. இந்த இருவரும் ரஷ்யாவில் பிறந்து தற்போது பிரிட்டனில் உள்ள மான்செஸ்டர் பல்கலைக்கழகத்தில் பேராசிரியர்களாக பணியாற்றுகின்றனர். ஒற்றையணு தடிப்புள்ள கரிம அணுப் படலத்தை பற்றிய இருவருடைய ஆய்வுக்காக நோபல் பரிசு வழங்கப்படுகிறது. பல அதிசயத்தக்க பண்புகளை உள்ளடக்கியது இவர்கள் உருவாக்கியுள்ள கிராஃபீன். இது எதிர்காலத்தில் பல்வேறு சாதனைகளுக்கு அடித்தளமிடும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இவர்கள் தட்டையான வடிவில் கிராஃபீனை உருவாக்கியிருக்கிறார்கள். தாமிரத்துக்கு நிகராக மின்கடத்தும் திறன் உடையது. மேலும் வெப்பத்தையும் எளிதில் கடத்தும் தன்மை உடையது. குவாண்டம் இயற்பியல் துறை சார்ந்தது இந்தக் கண்டுபிடிப்பு. ஹீலியம் வாயுக் கூட ஊடுருவ முடியாத வகையில் மிகவும் அடர்த்திமிக்கது. சாதாரண பென்சில்களில் உள்ள கிராபைட் கார்பனிலிருந்து கிராஃபீனை தமது அயராத கடும் உழைப்பு, அர்ப்பணிப்பு மூலமாக இருவரும் உருவாக்கியுள்ளனர். மின்னணுவியல் துறையில் இந்தக் கண்டுபிடிப்பு பல புதுமைகளுக்கு வழி செய்யும் என்று எதிர்பார்க்கலாம். சோலார் (சூரிய) பேட்டரிகள் உருவாக்கவும் இது பயன்பட வாய்ப்பு உள்ளது. மேலும் பிளாஸ்டிக்குடன் இதை சேர்த்து புதுவகை மின் கடத்தியாக பயன்படுத்தலாம். மெல்லிய தாகவும், மீட்சித்தன்மை உடையதாகவும் லேசான எடை கொண்டதாகவும் இருப்பதால் எதிர்காலத்தில் செயற்கைக்கோள்கள், விமானங்கள், கார்கள் தயாரிப்பில் கிராஃபீன் கலப்புப் பொருள்கள் பயன்படுத்தப்படும்.

கார்பன் பல்வேறு தன்மைகளில் நுழையும் தன்மையுடையது. கார்பனின் பொது வகை கிராபைட், இது கார்பனின் அறுகோண வடிவமைப்பை (hexagonal Structure) கொண்டது. இதன் உயர் அழுத்தத்தின் கீழ் வைரம் உருவாகிறது. புதிய மாலிக்குலர் முறையானது புல்லர்னஸ் (Fullernes) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதில் முக்கியமானவை சி60, என்றழைக்கப்படும். இது 60 கார்பன் அணுக்களை கொண்டுள்ளது. இது பார்ப்பதற்கு கால்பந்து போல் காணப்படுகிறது. இது 20 ஹெக்சகனல் மற்றும் 12 பெண்டகானை கொண்டு வட்டம் போல் உருவாக்குகிறது. இந்த புல்லர்னஸ் கண்டுபிடிப்பு 1996-இல் வேதியியலில் நோபல் பரிசை வென்றது.

குவாசி-ஒன்-வட்ட வடிவ கார்பன் முறை, கார்பன் நானோ குழாய்கள் பல நூற்றாண்டுகளாக பயன்படுத்தப்பட்டு வந்தது. ஆனால் ஒற்றை நானோ குழாய்கள் 1993-ம் ஆண்டு முதல் பயன்பாட்டுக்கு வந்தன. இந்த ஒற்றை நானோ குழாய்கள் கிராஃபீனோடு பல வகைகளில் ஒத்துப்போகின்றன. இதில் தெரிவது என்னவெனில் கிராபைட் எக்ளோசலை கார்பன் ஷீட்களை ஒன்றன் மேல் ஒன்றாகக் கொண்டுள்ளது. இதன் மூலம் நாம் புரிந்து கொள்வது என்னவென்றால் இந்த ஒற்றை ஷீட் முறையை அதே முறையில் தயாரிக்க முடியாது. ஆனால் 2004-இல் இரண்டு விஞ்ஞானிகள் இந்த முறையை கிராஃபீன் மூலம் பயன்படுத்த முடியும் என்பதை நிரூபித்து காட்டினார்கள். கிராஃபீன் போன்ற வேதிப்பொருள்கள் 1960-களிலேயே அறியப்பட்டாலும் அதனோடு ஒற்றை லேயர்களை இணைப்பது மிகவும் கடினமாக இருந்தது. ஆனால் கிராஃபீனோடு இணைந்து அதன் மூலம் 2டி செயல்பாடுகளை கண்காணிப்பதில் ஆண்ட்ரீ கெய்ம், கொன்சிட்டான்டின் நோவோ சியெலோவ் ஆகிய இந்த 2 விஞ்ஞானிகளும், அவர்களுடைய குழுவும் வெற்றி பெற்றனர்.

கிராஃபீன் என்றால் என்ன?

கிராஃபீனின் எலக்ட்ரானிக் உபகரணம் ஒரு ஒற்றை லேயர் கார்பன் அடைக்கப்பட்ட அறுகோணம் (தேன் ஆடை) எனப்படும். இது மூன்று வட்ட சதுர பொருள்களில் இருந்து மாறுபட்டது. கிராஃபீன் மின் தொடர்பு மிகவும் குறைவானதாகும்.

ஆனால் இந்த பொருள்களின் அடர்த்தி பூஜ்யம். ஆனால் இதனுடைய பெர்மி அளவு (Fermi Level) மின்கடத்தியால் மாற்ற இயலும். இதன் மூலம் அந்த மின்பொருள்கள் (n-doped) அல்லது p-doped சார்ந்திருக்கும். கிராஃபீனையும் இதனுடன் செலுத்த இயலும். (எ.கா.) தண்ணீர் அல்லது அமோனியா அதன் மேல் பகுதியில் வைக்கப்பட்டிருக்கும். டோப்ட் (doped) கிராஃபீன் மின்னாற்றல் மிகவும் சக்தி வாய்ந்தது.

இதன் உருவாக்கம் 2004-ஆம் ஆண்டுக்கு முன்னர் கிராஃபீனின் ஸ்டேபிள் ஷீட்ஸ் பற்றி யாரும் யோசிக்கவில்லை. இதனால்தான் ஆந்தரே கெய்ம், கொன்சிட்டான்டின் இருவரும் இந்த முயற்சியில் ஈடுபட்டு வெற்றி பெற்றதும் அவர்களுக்கு இந்தப் பரிசு வழங்கப்பட்டது. அவர்கள் இருவரும் அறிவியலில் தங்களது விளக்கத்தை 2004-ஆம் ஆண்டு அக்டோபர் மாதம் வெளியிட்டனர். அவர்கள் சாதாரண, ஆனால் சக்தி வாய்ந்த தொழில்நுட்பத்தை பயன்படுத்தி கிராபைட்டை, கிராபைட் கிரிஸ்டல் டேப்புடன் இணைத்து பிறகு அதை சிலிக்கானுக்கு மாற்றினர். இந்த முறை முதலில் ஆர்.ரெப்ஸ் குழுவினரால் அங்கீகரிக்கப்பட்டு அவர்கள் ஆய்வு மேற்கொண்டார்கள். ஆனால் அவர்களால் அதன் மோனோலேயர்சை அடையாளம் காண முடியவில்லை. மான்செஸ்டரை சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள் குழு ஒற்றை லேயரால் செய்யப்பட்ட பிளேக்சை அடையாளம் காண முடிந்தது. (எ.கா.) கிராஃபீன் பிறகு அவர்கள் கிராஃபீனை ஹால்பாருடன் சேர்த்து அதற்கு மின்சார இணைப்பை தந்தனர். இந்த வகையில் அவர்கள் longitudinal ரெசிடென்ஸ் மற்றும் ஹால் ரெசிடென்சை மதிப்பிட முடிந்தது. கிராஃபீனுடன் புதிய தொழில்நுட்பத்தை இணைக்கும் முறைகள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டவுடன், மான்செஸ்டர் குழுவும், வேறு குழுக்களும் ஏராளமான புதிய கண்டுபிடிப்புகளை உருவாக்கினர்.

இதன் ஒரு பகுதியாக ஓர் அணு தடிமன் கொண்ட, மிக மெலிந்த, கரிமப் படத்தாள்கள் உருவாக்கப்பட்டன. இதற்கிடையே டபிள்யூ. ஏ. பீ. ஹீர் ஜார்ஜியா டெக்னாலஜியை சேர்ந்த விஞ்ஞானியான இவர் சிலிக்கான் கார்பனேட்டிலிருந்து (Sic) சிலிக்கானை எரிய வைக்க ஆய்வு மேற்கொண்டார். கொலம்பியா பல்கலைக்கழகத்தை சேர்ந்த பி.சிம் தலைமையிலான குழு மெல்லிய கரிமப் படலத்தை உருவாக்கியது குறித்து ஆய்வு மேற்கொண்டது. அவர்கள் கிராபிட் கிரிஸ்டலை ஏவுகணையில் முனையில் வைத்து சோதனை மேற்கொண்டனர். இந்த முறையில் அவர்களால் 10 கிராஃபீன் லேயர்களை உருவாக்க முடிந்தது.

இதன்மூலம் இது பெரிய அளவிலான கரிமப் படத்தாள்களை கிராஃபீனிலும் செய்யலாம். தொழிற் சாலைகளில் 70 செ.மீ நீளமுள்ள பெரிய ஷீட்டுக்கள் உருவாக்கப்படுகின்றன. கிராஃபீன் ஒரு கடத்தி மாற்றியாக இருந்தாலும் இதன் மூலம் தொடுதிரை, டார்ச் விளக்குகள், சோலார் செல்களை உருவாக்கலாம். செயற்கைக்கோள்களிலும், விமானங்களிலும் இதனைப் பயன்படுத்தலாம். குவாண்டம் இயற்பியல் துறை சார்ந்த இந்த அரிய கண்டுபிடிப்பு பல துறைகளுக்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக உள்ளது.