കണങ്ങള്‍ സ്പന്ദങ്ങള്‍
അതിസൂക്ഷ്‌മകണങ്ങളിൽ അത്ഭുതങ്ങൾ സൃഷ്ടിച്ചും പ്രകാശത്തിന്റെ സ്‌പന്ദനങ്ങൾക്കൊപ്പം നീങ്ങിയും മഹാവ്യാധികൾക്കെതിരെ വാക്‌സിനുകളുടെ പ്രതിരോധം തീർത്തും ശാസ്‌ത്രലോകം വിസ്‌മയിപ്പിക്കുകയാണ്‌. ഇക്കുറി രസതന്ത്രത്തിലും ഭൗതിക ശാസ്‌ത്രത്തിലും വൈദ്യശാസ്‌ത്രത്തിലുമുള്ള നൊബേൽ പുരസ്‌കാരങ്ങൾ ഇത്തരം ചില മേഖലകൾക്കാണ്‌. അവയെപ്പറ്റി: ആറ്റോസെക്കന്റിലെ പ്രകാശസ്പന്ദനം പ്രകാശത്തിന്റെ സ്പന്ദനം നമ്മുടെ സങ്കൽപ്പത്തിന്‌ അപ്പുറം അതിസൂക്ഷ്‌മമാണ്‌. അവയ്‌ക്ക്‌ പിന്നാലെയുള്ള ഗവേഷണയാത്ര പുതിയ വഴിത്തിരിവിലാണ്‌. അത്യധികം സങ്കീർണമായ ഗവേഷണമാണിത്‌. അതിസൂക്ഷ്മ പ്രകാശസ്പന്ദനങ്ങളിലൂടെ ആറ്റങ്ങളുടെയും തന്മാത്രകളുടെയും ഉള്ളിലുള്ള ഇലക്ട്രോൺ ലോകത്തിന്റെ വിസ്മയങ്ങളിലേക്ക് വാതിൽ തുറന്ന ഗവേഷണങ്ങൾക്കാണ് ഇത്തവണത്തെ ഊർജതന്ത്ര നൊബേൽ ലഭിച്ചത്‌. പിയർ അഗസ്റ്റിനി, ഫെറെൻസ് ക്രൗസ്, ആൻ ലൂലിയെർ എന്നിവരാണ് ഗവേഷകർ. ആറ്റോസെക്കൻഡ്‌ (Attosecond) പ്രകാശ സ്പന്ദനങ്ങളിലൂടെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ദ്രുത ചലനം, ഊർജ വ്യതിയാനം തുടങ്ങിയ അതിസൂക്ഷ്മ മാറ്റങ്ങളിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശുകയായിരുന്നു ഇവർ. അതും ഈ മേഖലയിലെ നിർണായക വഴിത്തിരിവാകുന്ന കണ്ടെത്തലുകളുമായി. ആറ്റങ്ങളുടെയും തന്മാത്രകളുടെയും ഉള്ളിൽ നടക്കുന്ന പ്രക്രിയകളുടെ വ്യക്തമായ ചിത്രമാണ്‌ അവർ കണ്ടെത്തിയത്‌. അതിവേഗം സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു വാഹനത്തിന്റെ ഫോട്ടോ എടുക്കണമെങ്കിൽ കാമറയുടെ ഷട്ടർ സ്പീഡ് കൂടുതലായിരിക്കണമല്ലോ. ഇനി ഒരു വെടിയുണ്ടയുടെ ചലനം പകർത്തണമെങ്കിലോ കാമറയുടെ ഷട്ടർ സ്പീഡ് വീണ്ടും കൂടണം. ആറ്റോ സെക്കൻഡ്‌ സമയത്തിനുള്ളിലാണ് ഇലക്ട്രോൺ ലോകത്ത് പല മാറ്റങ്ങളും നടക്കുന്നത്. ഇതിനെക്കുറിച്ചു പഠിക്കാൻ ആറ്റോ സെക്കൻഡ്‌ പ്രകാശ സ്പന്ദനങ്ങൾ (Attosecond light pulses) വേണം. ഒരു സെക്കൻഡിലെ ആറ്റോസെക്കൻഡുകളുടെ എണ്ണമെത്രയെന്നോ? 10−18 സെക്കൻഡ്‌ ആണ് ഒരു ആറ്റോ സെക്കൻഡ്‌. എന്നുവച്ചാൽ ‘ഒരു സെക്കൻഡിന്റെ ആയിരത്തിലൊന്നിന്റെ ആയിരത്തിലൊന്നിന്റെ ആയിരത്തിലൊന്നിന്റെ ആയിരത്തിലൊന്നിന്റെ ആയിരത്തിലൊന്നിന്റെ ആയിരത്തിലൊന്നാണ് ഒരു ആറ്റോ സെക്കൻഡ്‌എന്നർഥം!’ അതിസൂക്ഷ്‌മമായ സമയ ദൈർഘ്യം! ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ പ്രകാശം അയണീകൃത ആർഗൺ വാതകത്തിലൂടെ കടത്തിവിട്ടപ്പോൾ പ്രകാശത്തിന്റെ വ്യത്യസ്ത ഓവർടോണുകൾ ഉണ്ടാവുന്നതായി 1980 കളിൽ ലുലിയെർ തിരിച്ചറിഞ്ഞിരുന്നു. ഹൈ ഹാർമോണിക് ജനറേഷൻ എന്നാണിത് അറിയപ്പെടുന്നത്. വാതകത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുമായുള്ള ലേസറിന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിനനുസരിച്ചാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. പ്രകാശത്തിന്റെ വിവിധ ഓവർടോണിലുള്ള തരംഗങ്ങൾ കൂട്ടിച്ചേർത്ത് ആറ്റോസെക്കൻഡ്‌ പൾസുകൾ സാധ്യമാക്കാം. 2001-ൽ അഗസ്റ്റിനിയുടെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഗവേഷകർ 250 ആറ്റോസെക്കൻഡ്‌ മാത്രം ദൈർഘ്യമുള്ള അതിസൂക്ഷ്മ പ്രകാശസ്പന്ദനങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ വിജയിച്ചു. അതേ വർഷം തന്നെ മറ്റൊരു പരീക്ഷണത്തിൽ മുഴുകിയിരുന്ന ക്രോസ് 650 ആറ്റോസെക്കൻഡ്‌ ദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശ സ്പന്ദനം സാധ്യമാക്കി. അനന്തമാണ് ആറ്റോസെക്കൻഡ്‌ പ്രകാശ സ്പന്ദനങ്ങളുടെ സാധ്യതകൾ. ഇലക്ട്രോണിക്സിൽ ഇതുപയോഗപ്പെടുത്തി ഒരു പദാർഥത്തിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ എങ്ങനെ പെരുമാറുന്നു എന്നു സൂക്ഷ്മതലത്തിൽ മനസ്സിലാക്കാനും നിയന്ത്രിക്കാനും കഴിയും. വ്യത്യസ്ത തന്മാത്രകളെ തിരിച്ചറിയുന്നതിലൂടെ രോഗനിർണയം കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമാക്കാം. തന്മാത്രാ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിലെ ചാർജ് കൈമാറ്റ രഹസ്യങ്ങൾ, സോളാർ സെല്ലുകളിലെ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന്റെ സമയദൈർഘ്യം ഇങ്ങനെ നീളുന്നു മറ്റു സാധ്യതകൾ. നാനോടെക്നോളജിയിലെ കുഞ്ഞന്മാർ കുഞ്ഞുകണങ്ങളുടെ സാങ്കേതികവിദ്യയായ നാനോടെക്നോളജിയിൽ വിസ്മയപ്പെരുമഴയ്ക്ക് വഴിയൊരുക്കിയ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകളു(Quantum Dots)ടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തിലൂടെ മൗംഗി ജി ബാവേണ്ടി, ല്യൂയിസ്‌ ബ്രൗസ്, അലക്സി ഐ എകിമോവ് എന്നീ ഗവേഷകരാണ് ഇത്തവണ രസതന്ത്ര നൊബേലിന് അർഹരായത്. ക്യു എൽഇഡി ടിവിയിലും എൽഇഡി ലൈറ്റുകളിലും മുതൽ അർബുദരോഗ ചികിൽസയിൽ വരെ ഈ കുഞ്ഞുകണങ്ങൾ സാധ്യത തുറക്കുകയാണ്‌. ഏതാനും നാനോമീറ്റർ മാത്രം വലിപ്പമുള്ള അർദ്ധചാലക ക്രിസ്റ്റലുകളാണ് ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകൾ. ഒരു നാനോ മീറ്റർ മുതൽ 100നാനോമീറ്റർ വരെ വലിപ്പമുള്ള കണങ്ങളെയാണ് പൊതുവേ നാനോ കണങ്ങൾ എന്നു വിളിക്കുന്നത്. ഒരു മീറ്ററിന്റെ നൂറുകോടിയിൽ ഒരംശം. അതായത് (10–--9മീറ്റർ )ആണ് ഒരു നാനോമീറ്റർ. അതിസൂക്ഷ്മതലത്തിലേക്ക് വരുമ്പോൾ കണങ്ങളുടെ പ്രകാശിക, വൈദ്യുത, കാന്തിക സവിശേഷതകൾ ആകെമാറും. ദ്രവണാങ്കത്തിലും നിറത്തിലുമൊക്കെ വരും വ്യത്യാസം. നാനോ തലത്തിലേക്ക് ചെറുതാവുമ്പോൾ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് നിയമങ്ങളാണ് ബാധകമാവുക. ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകളിലേക്ക് പ്രകാശം പതിക്കുമ്പോൾ അവയിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉയർന്ന ഊർജനിലയിലേക്ക് ഉത്തേജിതമാവും. അവ ഫ്ലൂറസന്റ് പ്രകാശം ഉൽസർജിക്കുകയും ചെയ്യും. ഗ്രാഫീൻ, സെലിനൈറ്റ്, ലോഹ സൾഫൈഡുകൾ എന്നിവയിൽ നിന്നൊക്കെ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകൾ നിർമ്മിക്കാനാവും. നാനോ കണങ്ങളുടെ വലിപ്പവ്യത്യാസത്തിനനുസരിച്ച് അവയുടെ സവിശേഷതകളിലെ വ്യതിയാനം നേരത്തെ പ്രവചിക്കപ്പെട്ടിരുന്നു. എന്നാൽ അനുയോജ്യമായ ക്രിസ്റ്റലൈൻ പദാർഥം കണ്ടെത്തൽ, നാനോ കണങ്ങളുടെ വലിപ്പത്തിലുള്ള നിയന്ത്രണം, അവയെ അടുക്കിയടുക്കി നൂതന പദാർഥങ്ങൾ സാധ്യമാക്കൽ ഇതൊക്കെ യാഥാർഥ്യമാവാൻ സമയമേറെ വേണ്ടിവന്നു. ഗ്ലാസ്‌ നിർമ്മാണ സമയത്ത് സ്വർണം, വെള്ളി, കോപ്പർ, കാഡ്മിയം, സൾഫർ, സെലിനിയം തുടങ്ങിയവ ചേർത്ത് ഉരുക്കി നല്ല വർണപ്പകിട്ടുള്ള ഗ്ലാസ്‌ നിർമ്മിക്കുന്ന വിദ്യ നേരത്തെതന്നെ പ്രചാരത്തിലുണ്ടായിരുന്നു. റൂബിച്ചുവപ്പ്, നീല തുടങ്ങി പല നിറങ്ങളിലുള്ള ഗോൾഡ് കൊളോയിഡിന്റെ നിറവ്യത്യാസം പോലെ ഗ്ലാസ്സിലെ സൂക്ഷ്മകണങ്ങളുടെ വലിപ്പവ്യത്യാസത്തിനനുസരിച്ച് അവ വ്യത്യസ്ത നിറങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് ശാസ്ത്രജ്ഞരെ ആകർഷിച്ചു. എൺപതു-കളിൽ എകിമോവ് ഗ്ലാസ്സിൽ കോപ്പർ ക്ലോറൈഡ് ചേർത്തുരുക്കി പല താപനിലകളിൽ നിറമുള്ളഗ്ലാസ്സ് നിർമ്മിക്കുകയും എക്സ്റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഉപയോഗിച്ച് ഈ ഗ്ലാസിന്റെ രഹസ്യങ്ങളിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശുകയും ചെയ്തു.നിറമുള്ള ഗ്ലാസുകളിൽ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകളുടെ വലിപ്പ വ്യത്യാസത്തിനനുസരിച്ചുള്ള ക്വാണ്ടം പ്രഭാവം സാധ്യമാക്കിയതോടെ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകളുടെ പ്രായോഗിക സാധ്യത തുറന്നു. ഒരു ലായനിയിലോ വാതക സംയുക്തത്തിലോ സ്വതന്ത്രമായി പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്ന നാനോ കണങ്ങളുടെ വലിപ്പവും അവയുടെ നിറവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം വിശദീകരിക്കാൻ ബ്രസ്സിനും സാധിച്ചു. പിന്നീട്‌ ബാവേണ്ടി രാസപ്രക്രിയകളിലൂടെയുള്ള ക്വാണ്ടം ഡോട്ട് നിർമ്മാണത്തിൽ വിജയിച്ചു. അദ്ദേഹം ലായനിയിലേക്ക് നിശ്ചിത അളവ് രാസവസ്തുക്കൾ കടത്തിവിട്ടു. തുടർന്ന് രൂപം കൊള്ളുന്ന ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ വലിപ്പം ലായനിയുടെ താപനില ക്രമീകരിച്ചു നിയന്ത്രിച്ചു. ക്രിസ്റ്റൽ രൂപീകരണത്തിന്റെ വേഗത നിയന്ത്രിക്കാനും നിശ്ചിത വലിപ്പമെത്തുമ്പോൾ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച നിർത്താനും കഴിഞ്ഞതോടെ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകളുടെ നിയന്ത്രണം ഗവേഷകരുടെ കൈപ്പിടിയിലായി. ക്യു എൽ ഇ ഡി ടെലിവിഷൻ സ്ക്രീനുകൾ കൂടുതൽ മിഴിവുറ്റതാക്കിയതും എൽഇഡി ബൾബിനു വിവിധ നിറങ്ങൾ നൽകിയതും കാര്യക്ഷമത കൂട്ടിയതും മാത്രമല്ല ഈ കണങ്ങളുടെ വിസ്മയങ്ങൾ. വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിൽ ഫ്ലൂറസന്റ് ആയ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അർബ്ബുദകോശങ്ങൾ തിരിച്ചറിയാനും നശിപ്പിക്കാനുമാവും. ജൈവകോശങ്ങളുടെയും കലകളുടെയും മാപ്പിങ്ങിൽ ഇവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. നിശ്ചിത ആവൃത്തിയുള്ള പ്രകാശത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകളുടെ സാധ്യത സോളാർ സെല്ലുകളിലും വിസ്മയം തീർക്കും. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ,ഫ്ലെക്സിബിൾ ഇലക്ട്രോണിക്സ്, സെൻസറുകൾ, എൻക്രിപ്റ്റഡ് ക്വാണ്ടം കമ്യൂണിക്കേഷൻ ഇങ്ങനെ സാധ്യത നീളുന്നു. 4 പതിറ്റാണ്ടും മെസഞ്ചർആർഎൻഎയും കോവിഡ് 19 ന് മുന്നിൽ ലോകം പകച്ചു നിന്നപ്പോൾ ഫൈസർ, മൊഡേണ തുടങ്ങിയ എം ആർ എൻ എ വാക്സിനുകൾ വികസിപ്പിച്ച കാതലിൻ കാരിക്കോ, ഡ്രൂ വൈസ്മാൻ എന്നിവർ രക്ഷകരാവുകയായിരുന്നു. ഇത്തവണത്തെ വൈദ്യശാസ്ത്ര നൊബേൽ ഇവർക്കാണ്‌. ഡിഎൻഎയുടെ രഹസ്യങ്ങളിലേക്ക് ലോകം മിഴിനട്ടിരുന്ന കാലത്ത് കാതലീന്റെ ആർഎൻഎ ഗവേഷണങ്ങളെ പലരും പുച്ഛിച്ചു. ജനിതക വിവരങ്ങളെ ഡിഎൻഎയിൽനിന്ന് റൈബോസോമിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നത് മെസഞ്ചർ ആർഎൻഎ (എംആർഎൻ എ) ആണ്. പ്രോട്ടീൻ നിർമാണത്തിനു സഹായിക്കുന്ന സുപ്രധാന പ്രക്രിയയാണിത്. അങ്ങനെയെങ്കിൽ വ്യതിയാനങ്ങൾ വരുത്തിയ സന്ദേശക ആർഎൻഎകൾ മനുഷ്യശരീരത്തിൽ പ്രയോഗിച്ചാൽ അവ ആന്റിബോഡികൾ നിർമിക്കുമല്ലോ... ഈ സാധ്യതയാണ് കാതലീന്‌ ഊർജമായത്‌. ഡ്രൂ വൈസ്മാനുമായിച്ചേർന്ന് അവർ ഗവേഷണം തുടർന്നു. ഡെൻഡ്രൈറ്റിക് കോശങ്ങളിലേക്ക് എംആർഎൻഎ കടത്തി വിട്ടപ്പോൾ ഈ കോശങ്ങൾ എംആർഎൻഎയെ ഒരു അന്യവസ്തുവായിക്കണ്ടു പ്രതികരിക്കുന്നുവെന്ന് മനസ്സിലാക്കി. എംആർഎൻഎയുടെ ന്യൂക്ലിയോസൈഡിൽ കൃത്രിമ മാറ്റം വരുത്തി വാക്സിനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന ഗവേഷണ റിപ്പോർട്ട് 2005-ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. എംആർഎൻഎയെ ഒരു ലിപ്പിഡ് കുമിളയ്ക്കുള്ളിൽ ഒതുക്കി ഉപയോഗിച്ചാൽ കേടുപാടുകൾ ചെറുക്കാമെന്നും കണ്ടെത്തി. നാലു പതിറ്റാണ്ടു നീണ്ട ഗവേഷണങ്ങളാണ് കോടിക്കണക്കിനു ജീവൻ രക്ഷിച്ച ഫൈസർ, മൊഡേണ വാക്സിനുകൾക്ക് വഴിയൊരുക്കിയത്. ഇവ കുത്തിവയ്ക്കുമ്പോൾ എംആർഎൻഎ ശരീരകോശങ്ങളിൽ പ്രവേശിച്ച് പ്രോട്ടീൻ നിർമാണ സംവിധാനം ഉപയോഗിച്ച് സ്പൈക്ക് പ്രോട്ടീൻ നിർമിക്കുന്നതോടെ നമ്മുടെ രോഗപ്രതിരോധ സംവിധാനം ഉണർന്ന് അതിനെതിരെയുള്ള ആന്റിബോഡികൾ നിർമിക്കും. Read on deshabhimani.com