ബാറ്ററി ടെക്നോളജി – മാറുന്ന വ്യാവസായിക സാധ്യതകള്‍

ശാസ്ത്രവും സാങ്കേതിക വിദ്യയും ഒരു നാണയത്തിന്‍റെ രണ്ട് വശങ്ങളായി കരുതാം. അടിസ്ഥാന ശാസ്ത്രത്തിലുണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങള്‍ സാങ്കേതിക വിദ്യയിലാണ് കൂടുതലായും പ്രതിഫലിക്കുന്നത്. അത് പ്രായോഗികതലത്തിലെത്തുന്നതാകട്ടെ വ്യവസായവല്‍ക്കരണത്തിലൂടെയും. അപ്പോള്‍ വൈവിധ്യമാര്‍ന്ന പുത്തല്‍ ഉല്‍പ്പന്നങ്ങള്‍ ഉടലെടുക്കണമെങ്കില്‍ ആദ്യം മാറ്റങ്ങളുണ്ടാവേണ്ടത് അടിസ്ഥാന ശാസ്ത്രരംഗത്താണ്. ഇന്ന് നാം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഏതൊരു ഉല്‍പ്പന്നത്തിന്‍റേയും പിന്നാമ്പുറം അന്വേക്ഷിച്ചാല്‍ അതില്‍ അടിസ്ഥാന ശാസ്ത്രത്തിന്‍റെ സംഭാവനകള്‍ കാണുവാന്‍ കഴിയും. അതിനാല്‍ത്തന്നെ രാജ്യത്ത് വ്യവസായവല്‍ക്കരണം സാധിതപ്രായമാകണമെങ്കില്‍ നാം ആദ്യം ഊന്നല്‍ നല്‍കേണ്ടത് അടിസ്ഥാന ശാസ്ത്രത്തിലെയും സാങ്കേതികവിദ്യകളുടേയും ഗവേഷണത്തിനാവണം. ഇതിനാലാണ് വികസിത രാജ്യങ്ങള്‍ പ്രത്യേകിച്ച് പ്രമുഖ സര്‍വകലാശാലകള്‍ ഗവേഷണത്തിന് ഇത്ര മാത്രം ഊന്നല്‍ നല്‍കുന്നത്. 

മാത്രവുമല്ല മാറുന്ന കാലഘട്ടത്തില്‍ പിന്‍തള്ളപ്പെടാതിരിക്കണമെങ്കില്‍ ഗവേഷണം ശക്തിപ്പെടുത്തേണ്ടത് അനിവാര്യവുമാണ്. ആധുനികവല്‍ക്കരിക്കപ്പെടാത്ത സംരംഭങ്ങള്‍ക്ക് ആഗോളമല്‍സരങ്ങളില്‍ തോല്‍വി സമ്മതിക്കുവാനും  നാശത്തെ സ്വയം വരിക്കുവാനുമേ കഴിയുകയുള്ളു. ഇന്നത്തെ ഗവേഷണങ്ങള്‍ നാളത്തെ ഉല്‍പ്പന്നങ്ങളായി മാറുമ്പോഴാണ് സാങ്കേതിക വിദ്യകള്‍ വികസനത്തിന് പര്യാപ്തമായി മാറുന്നത്. ഇന്ന് ഏറ്റവും അധികം ഗവേഷണങ്ങള്‍ നടക്കുന്നതും നാളെ വ്യത്യസ്ത രംഗങ്ങളില്‍ ഗുണപരമായ മാറ്റങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കുവാന്‍ പര്യാപ്തമായതാണ് ബാറ്ററി ടെക്നോളജി. പ്രശ്നങ്ങളാണല്ലോ പുതിയ ടെക്നോളജിയുടേയും അത് വഴി വ്യത്യസ്ത സംരംഭങ്ങള്‍ക്കും നിദാനമായി ഭവിക്കുന്നത്. മനുഷ്യന്‍ അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന ഊര്‍ജ്ജപ്രതിസന്ധിക്ക് പരിഹാരമായിട്ടാണ് ബാറ്ററികള്‍ ആവിര്‍ഭവിച്ചതെങ്കിലും അവയുടെ സംഭരണ ശേഷിയും ലൈഫും തന്നെയാണ് ശാസ്ത്രലോകം അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന പ്രശ്നങ്ങള്‍. ഇത് തന്നെയാണ് ഈ രംഗത്തെ സാധ്യതകളും. 

ഇന്ന് ബാറ്ററികള്‍ ഇല്ലാത്ത രംഗമില്ലായെന്ന് പറയത്തക്ക വിധത്തില്‍ എത്തിയിരിക്കുന്നുവെന്ന് പറഞ്ഞാലത് ഒട്ടും അതിശയോക്തിയല്ല. മൊബൈല്‍ ഫോണ്‍, ലാപ്ടോപ്പ്, ക്യാമറ, വയര്‍ലെസ്സ് മൌസ്, വാഹനങ്ങള്‍, വിവിധ മെഡിക്കല്‍ ഉപകരണങ്ങള്‍, ക്ലോക്ക്, റേഡിയോ, ഇലക്ട്രോണിക് വോട്ടിങ്ങ് മെഷീന്‍ തുടങ്ങി നമുക്ക് പരിചയമുള്ള ഉപകരണങ്ങളിലെല്ലാം തന്നെ ബാറ്ററികള്‍ വിവിധ രൂപങ്ങളില്‍ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. 

ബാറ്ററികളും പരിമിതികളും

വൈദ്യുതി രാസരൂപത്തില്‍ ശേഖരിച്ച് വയ്ക്കുവാന്‍ കഴിവുള്ള ഒരു ഉപകരണമാണ് ബാറ്ററി. ഇത് ആവശ്യാനുസരണം റീ ചാര്‍ജ്ജ് ചെയ്ത് ഉപയോഗിക്കുവാന്‍ കഴിയും. ലിഥിയം അയണ്‍ ബാറ്ററികളാണ് സാധാരണ ഉപയോഗത്തിളലുള്ളത്. ഇന്നത്തെ ബാറ്ററികളുടെ പരിമിതികളാണ് ഈ രംഗത്തിന്ന് കൂടുതല്‍ ഗവേഷണങ്ങള്‍ നടക്കുവാനുള്ള കാരണം. ഭാരക്കുടുതല്‍, ശേഷിക്കുറവ്, കൂടിയ ചാര്‍ജിങ്ങ് സമയം, വലിപ്പം, പെട്ടെന്ന് ഡിസ്ചാര്‍ജ് ചെയ്യുക തുടങ്ങിയവയൊക്കെ ഇന്ന് ബാറ്റികള്‍ അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന പ്രശ്നങ്ങളാണ്. ഈ പ്രശ്നങ്ങള്‍ക്കെല്ലാം പരിഹാരമായി പുത്തന്‍ ബാറ്ററികള്‍ അണിയറകളില്‍ ഒരുങ്ങുന്നുണ്ട്. പരമ്പരാഗത എഞ്ചിനിയറിങ്ങ് മാത്രമല്ല പുത്തന്‍ അവതാരമായ നാനോ ശാസ്ത്രവും ഈ ഗവേഷണങ്ങള്‍ക്ക് കൂട്ടായുണ്ട്. ബാറ്ററിയുടെ ശേഷികൂട്ടൽ, ബാറ്ററിയുടെ ഭാരം കുറയ്ക്കൽ തുടങ്ങിയ രംഗങ്ങളിൽ ഗവേഷണങ്ങൾ മുന്നേറുന്നു. ഇതിന്‍റെ ഭാഗമായി മൊബൈൽ ഫോൺ, ലാപ്ടോപ്പ് എന്നിവയുടെ ഭാരം കുറയ്ക്കാനാകും. ചുരുട്ടിയെടുക്കാവുന്നതും ലോലവുമായ സെല്ലുലോസ് ബാറ്ററിയും നാനോസാങ്കേതികവിദ്യയുടെ സാധ്യതയാണ്. നമുക്ക് വിവിധയിനം ബാറ്ററികളെ പരിചയപ്പെടാം.

1.       ലൈഫ് കൂടിയ ബാറ്ററികള്‍

സിംഗപ്പൂരിലെ നന്‍യാങ് ടെക്‌നോളജിക്കല്‍ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ പുതിയ ഒരു ബാറ്ററി ടെക്‌നോളജി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിരിക്കുന്നു. പുതിയതരം ബാറ്ററികള്‍ ഇരുപതുവര്‍ഷത്തോളം ഉപയോഗിക്കാന്‍ കഴിയുന്നവയാണ്. വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ച് സഞ്ചരിക്കുന്ന വാഹനങ്ങളുടെ ബാറ്ററി ചാര്‍ജ്ജ് ചെയ്യാന്‍ 4 മണിക്കൂറിലധികം വേണ്ടിവരുമ്പോള്‍ ഇതിന് വെറും രണ്ടു മിനിറ്റു മതി എന്നുളളതാണ് ഇതിന്‍റെ സവിശേഷത. ലിഥിയം അയേണ്‍ ബാറ്ററികളാണിവ. ഇപ്പോള്‍ ഇടയ്ക്കിടെ ബാറ്ററി മാറ്റേണ്ടി വരുന്നതുപോലെ ബാറ്ററികള്‍ മാറ്റേണ്ട ആവശ്യം ഇത്തരം ബാറ്ററികള്‍ ഉപയോഗിച്ചാല്‍ ഉണ്ടാവില്ല. സാധാരണ ബാറ്ററികളില്‍ ആനോഡ് നെഗറ്റീവ് പോളായി ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഗ്രാഫൈറ്റാണ്. ഈ ബാറ്ററിയില്‍ ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്‌സൈഡ് ജെല്‍ ആണ് ഉപയോഗിച്ചിട്ടുളളത്. ഇതിനെ തലനാരിഴയേക്കാള്‍ ആയിരം മടങ്ങ് കനം കുറവുളള നാനോട്യൂബുകളാക്കുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. സൂപ്പര്‍ ഫാസ്റ്റായിട്ട് ചാര്‍ജ്ജ് ചെയ്യുന്നതിന് സഹായകമാകും വിധം ബാറ്ററിക്കുളളിലെ രാസപ്രവര്‍ത്തനം ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നത് ഈ നാനോഘടനയാണ്. നാനോ ട്യൂബ് ജെല്‍ ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്സൈഡും സോഡിയം ഡയോക്സൈഡും യോജിപ്പിച്ച് പ്രത്യേക താപനിലയില്‍ ഇളക്കി വളരെ എളുപ്പം ഉണ്ടാക്കാവുന്നതിനാല്‍ ബാറ്ററി നിര്‍മ്മാതാക്കള്‍ക്ക് ഇതിന്‍റെ നിര്‍മ്മാണം എളുപ്പത്തില്‍ സാധ്യമാവുന്നു. ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്സൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്നതിനാല്‍ താരതമേന്യ വില കുറവായിരിക്കും. മാത്രവുമല്ല ഇടക്കിടെ മാറ്റേണ്ടതില്ലാത്ത പുതിയ ബാറ്ററി ഇറങ്ങുന്നതോടെ ബാറ്ററി മൂലമുള്ള പരിസ്ഥിതി മലിനീകരണം ഒരു പരിധി വരെ കുറയ്ക്കുവാന്‍ കഴിയും. 2 വര്‍ഷത്തിനകം ഉല്‍പ്പന്നം വിപണിയില്‍ ഇറക്കുവാന്‍ കഴിയുമെന്നാണ് ഗവേഷകര്‍ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്.

2.       വെള്ളത്തുള്ളികളില്‍ നിന്നും ചാര്‍ജ്ജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററി

വെള്ളത്തുള്ളികളില്‍ നിന്നും മൊബൈല്‍ ബാറ്ററി ചാര്‍ജ് ചെയ്യാന്‍ പറ്റും എന്നാണ് ശാസ്ത്രകാരന്മാര്‍ നല്‍കുന്ന ഉറപ്പ്. ഒരു ജലപ്രതിരോധ പ്രതലത്തില്‍ നിന്നും ജംപ് ചെയ്യപ്പെടുന്ന ജലതുള്ളികള്‍ ഒരു ഇലക്ട്രോണിക്ക് ഡിവൈസിന് ആവശ്യമായ വൈദ്യൂതി ഉത്പാദിപ്പിക്കും എന്നാണ് മച്യൂസാറ്റ് ഇന്‍സ്റ്റ്യൂട്ട് ഒഫ് ടെക്‌നോളജി വിദഗ്ധര്‍ പറയുന്നത്. കഴിഞ്ഞ വര്‍ഷം ഒരു വെള്ളത്തുള്ളി ഒരു സൂപ്പര്‍ ഹൈഡ്രോഫോണിക്ക് സര്‍ഫസില്‍ നിന്നും കണ്‍ഡന്‍സേഷന്‍മൂലം അകലുമ്പോള്‍ വൈദ്യൂതി ചാര്‍ജ്ജ് പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു എന്ന് കണ്ടെത്തിയിരുന്നു.

ഈ സിദ്ധന്തമാണ് എംഐടി അധികൃതര്‍ പുതിയ ഉപകരണത്തിനായി വികസിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഒപ്പം ഇത്തരം ഉപകരണത്തിന് അന്തരീക്ഷത്തിലെ ജലാംശത്തില്‍ നിന്നും വൈദ്യൂതി കണ്ടെത്താന്‍ കഴിയുമെന്നാണ് ഇവര്‍ പറയുന്നത്. ആദ്യ ഘട്ടത്തില്‍ ഈ പ്രവര്‍ത്തനത്തിന്‍റെ പ്രതലമായി കോപ്പര്‍ പ്ലേറ്റുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ആദ്യഘട്ടത്തില്‍ കുറഞ്ഞ വൈദ്യൂതി എകദേശം 15 പൈക്കോ വാള്‍ട്ടാണ് ഇതുവഴി ഉണ്ടാക്കിയതെന്നാണ് റിപ്പോര്‍ട്ട്. ഈ ഉപകരണത്തിന് വ്യാവസായിക പങ്കാളിയെ കണ്ടെത്തി വാണിജ്യ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ 2017 ഓടെ ഉപകരണം വിപണിയില്‍ എത്തിക്കാം എന്നാണ് ഗവേഷകര്‍ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്.

3.       ബയോ-ബാറ്ററി ടെക്നോളജി 

ബാറ്ററിക്ക്‌ എത്ര മാത്രം ചെറുതാകാനാകും? കടുകുമണിയോളം?  എങ്കിൽ കേട്ടോളൂ, മസാച്ചുസെറ്റ്സ്‌ ഇൻസ്റ്റിട്യൂട്ട്‌ ഓഫ്‌ ടെക്നോളജിയിലെ ഗവേഷക സംഘം വികസിപ്പിച്ച വരും തലമുറ ബാറ്ററിയുടെ വലിപ്പം നമ്മുടെ കോശങ്ങളുടെ പാതി മാത്രം.  നാളത്തെ ഇത്തിരിക്കുഞ്ഞൻ ഇലക്ട്രോണിക്‌ ഉപകരണങ്ങൾ ചാർജ്ജ്‌ ചെയ്യാൻ ഈ പുതിയ ബാറ്ററിയാകും ഉപയോഗപ്പെടുക എന്നാണ്‌ ഗവേഷക സംഘത്തിന്‍റെ പ്രഖ്യാപനം. മൈക്രോ ബാറ്ററികൾ ഒറ്റയടിക്ക്‌ സൃഷ്ടിക്കാനും പ്രവർത്തനനിരതമാക്കാനും കഴിയുന്ന സങ്കേതം എം ഐ റ്റി എഞ്ചിനിയർമാർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ജനിതകമാറ്റം വരുത്തിയ വൈറസിനെ ഉപയോഗിച്ചാണ്‌ ഈ ചെറു ബാറ്ററി നിര്‍മ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. എം13 എന്നാണ്‌ ഈ ജി എം വൈറസിന്‌ നൽകിയിരിക്കുന്ന പേര്‌. ഋണാത്മകമായ അമീനോ ആസിഡ്‌ ആണ്‌ വൈറസിന്‍റെ ഉപരിഭാഗം. കോബാൾട്ടിനോട്‌ അടുപ്പം കാട്ടുന്ന സ്വഭാവമാണ്‌ ഇതിനുള്ളത്‌. ബാറ്ററികളിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന മൂലകമാണ്‌ കോബാൾട്ട്‌. ഓഗസ്റ്റ്‌ 18ന്‌ പുറത്തിറങ്ങിയ പ്രോസീഡിംഗ്സ്‌ ഓഫ്‌ ദ നാഷണൽ അക്കാദമി ഓഫ്‌ സയൻസസിൽ ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. “ഞങ്ങളുടെ അറിവിൽ പെട്ടിടത്തോളം, ഇതാദ്യമായാണ്‌ മൈക്രോബാറ്ററി ഇലക്‌ട്രോഡുകളുടെ സ്ഥാനം നിശ്ചയിക്കാനും സ്വഭാവം മാറ്റാനും മൈക്രോ കോൺടാക്ട്‌ പ്രിന്റിങ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നതും അതിനുവേണ്ടി വൈറസ്‌ അധിഷ്ഠിത ഘടന സ്വീകരിക്കുന്നതും,” എംഐറ്റി പ്രൊഫസർമാരായ പൗല ടി ഹാമോണ്ടും ഏയ്ഞ്ചലാ എം ബെൽഷറും യെറ്റ്‌ മിങ്‌ ചിയാങ്ങും സഹപ്രവർത്തകരും എഴുതി. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനാൽ വിഭജിതമായ ആനോഡ്‌, കാതോഡ്‌ എന്നീ വിരുദ്ധ ധ്രുവങ്ങളടങ്ങിയതാണ്‌ ഓരോ ബാറ്ററിയും. എംഐടി സംഘം വൈറസ്‌ ബാറ്ററിയിൽ ആനോഡും ഇലക്ട്രോലൈറ്റും ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്‌. 

നൈമിഷികമായ ആയുസ്സുള്ള വൈറസ്‌ എങ്ങനെയാണ്‌ ആനോഡ്‌ ആയി പ്രവർത്തിക്കുക എന്ന സംശയം ഉണ്ടാവാം. ബെൽഷർ പറയുന്നത്‌ വൈറസുകൾ വെറും താല്‍ക്കാലിക നിലപ്പലക മാത്രമാണെന്നാണ്‌.  എല്ലാത്തിനും അരങ്ങൊരുക്കി കഴിഞ്ഞാൽ പിന്നെ അവ കൊണ്ടുള്ള ആവശ്യം കഴിഞ്ഞു.  ഭിത്തിക്ക്‌ ചായം തേക്കുമ്പോൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന കുതിര പോലെ ചെറുഘടകങ്ങൾ നിരത്താനും വളർത്താനുമുള്ള ഒരു രാസത്വരകം എന്നതിനപ്പുറം അവ ജൈവഘടകമായി ഇവിടെ പ്രവർത്തിക്കുന്നേയില്ല. അജൈവ ഘടകം വൈറസിന്‍റെ ഉപരിതലത്തിലാണ്‌ എന്നുമാത്രമല്ല, ഒരു വർഷത്തേക്ക്‌ സ്ഥായിയായി നിൽക്കുകയും ചെയ്യും.

 

പോളിമർ അടരുകൾക്കുമേൽ സ്വയം ക്രമീകരിക്കുന്ന വൈറസുകൾ ആനോഡ്‌ ആയി പ്രവർത്തിക്കും.  തുടർന്ന്‌ കോബാൾട്ട്‌ ഓക്സൈഡിൽ നിന്ന്‌ തന്മാത്രകൾ സ്വീകരിച്ച്‌ മാംസ്യത്താൽ തങ്ങളെത്തന്നെ പൊതിയും. ഇതോടെ വളരെ നേർത്ത വയർ ആയി പ്രവർത്തിക്കാൻ ഇവയ്ക്ക്‌ കഴിയും. ജനിതകഘടനയിൽ വരുത്തിയ മാറ്റമാണ്‌ വൈറസിനെ ഇതിന്‌ പ്രാപ്തമാക്കുന്നത്‌.

പൗല ടി ഹാമോണ്ട്‌ പരീക്ഷണശാലയിൽ

                    

സോഫ്റ്റ്‌ ലിത്തോഗ്രഫി എന്ന സാധാരണ രീതി ഉപയോഗിച്ച്‌ റബ്ബറിന്‍റെ സ്വഭാവമുള്ള ഒരു ശുദ്ധപ്രതലത്തിൽ ചെറു പോസ്റ്റുകളുടെ ഒരു ശൃംഖല തീർക്കുകയാണ്‌ ആദ്യ ഘട്ടം. (കണക്ഷൻ ഉണ്ടാക്കുന്നതിന്‌ വൈദ്യുതോപകരണങ്ങളിൽ സൗകര്യാർത്ഥം ഘടിപ്പിക്കുന്ന ലോഹത്തരികളെയാണ്‌ പോസ്റ്റ്‌ എന്ന്‌ ഇവിടെ പറയുന്നത്‌.  ഇവയ്ക്ക്‌ ഒരു മീറ്ററിന്റെ 40 – 80 ലക്ഷത്തിലൊന്ന്‌ വ്യാസമേ കാണൂ.) അവയ്ക്ക്‌ മുകളിൽ രണ്ടിനം പോളിമറുകളുടെ പല തട്ടുകൾ നിക്ഷേപിക്കുകയാണ്‌ അടുത്തപടി. ഈ പോളിമറുകളാണ്‌ ഖരരൂപത്തിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ്‌ ആയും ബാറ്ററി സെപ്പറേറ്റർ ആയും പ്രവർത്തിക്കുക.

പോസ്റ്റിനുമുകളിലെ പോളിമർ അടരുകൾക്കുമേൽ സ്വയം ക്രമീകരിക്കുന്ന വൈറസുകൾ തുടർന്ന്‌ ആനോഡ്‌ ആയി പ്രവർത്തിക്കും.  വൈറസുകൾ കോബാൾട്ട്‌ ഓക്സൈഡിൽ നിന്ന്‌ തന്മാത്രകൾ സ്വീകരിച്ച്‌ മാംസ്യത്താൽ സ്വയം പൊതിയും. ഇതോടെ വളരെ നേർത്ത വയർ ആയി പ്രവർത്തിക്കാൻ ഇവയ്ക്ക്‌ കഴിയും.  ജനിതകഘടനയിൽ വരുത്തിയ മാറ്റമാണ്‌ വൈറസിനെ ഇതിന്‌ പ്രാപ്തമാക്കുന്നത്‌.

ഈ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഫലമായി ലഭിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോഡ്‌ അറകൾ പൂർണ്ണമായ ഇലക്ട്രോ കെമിക്കൽ പ്രവർത്തനപരത പ്രദർശിപ്പിക്കും. ഇവയെ ജൈവപദാർത്ഥങ്ങളുമായി ഒത്തുപോകാൻ പരുവപ്പെടുത്തുകയാണ്‌ അടുത്ത ലക്ഷ്യം.

ഒരു ചിപ്പിൽ ഒതുക്കാവുന്ന ലബോറട്ടറി മുതൽ ശരീരത്തിൽ ഇംപ്ലാന്‍റ് ചെയ്യാവുന്ന മെഡിക്കൽ സെൻസറുകൾ വരെ നിർമ്മിക്കാൻ പുതിയ കണ്ടെത്തൽ സഹായകമാകുമെന്നാണ്‌ എംഐടിയിൽ കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീറിങ്ങിലെ പ്രൊഫസറായ പൗല ടി ഹാമോണ്ട്‌ പറയുന്നത്‌. ബയോ-ബാറ്ററി ടെക്നോളജി വൻ സാധ്യതകളുള്ള പുതിയ ശാസ്ത്രശാഖയ്ക്ക്‌ തുടക്കമിടുകയാണ്‌.  ജീവിവർഗ്ഗങ്ങളിലേക്ക്‌ ബാറ്ററികൾ ഇഴുകിച്ചേർക്കുന്നതിലൂടെ നേടാവുന്ന ഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ച്‌ വന്യമായ ആലോചനകൾ  നടത്താമെന്ന്‌ മാത്രമേ നമുക്ക്‌ പറയാൻ കഴിയൂ.  ഊർജ്ജം ആവശ്യമായി വരുന്ന മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിൽ ബയോകമ്പാറ്റിബിൾ ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിക്കാനാവുമോ എന്നാണ്‌ ഇപ്പോൾ ഗവേഷകസംഘം പരിശോധിക്കുന്നത്‌. കോശങ്ങളിൽ ബാറ്ററി ഉൾപ്പെടുത്താനാവുമോ എന്ന്‌ ഇനിയും തെളിയേണ്ടിയിരിക്കുന്നു.

4.       ശരീരത്തിലെ ചൂട് കൊണ്ട് ചാര്‍ജ്ജാവുന്ന ബാറ്ററി

ഭാവിയില്‍ സ്മാര്‍ട്ട് ഫോണും മറ്റും ചാര്‍ജ്ജ് ചെയ്യാന്‍ ചാര്‍ജ്ജറുകള്‍ തേടേണ്ടി വരില്ല. കൈയ്യില്‍ വച്ചാല്‍ മതിയാവും. ശരീരത്തിലെ ചൂട് കൊണ്ട് ചാര്‍ജ്ജാവുന്ന ടെക്നോളജി വികസിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നത് കൊറിയ അഡ്വാന്‍സ്ഡ് ഇന്‍സ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജിയാണ്. ശരീരത്തില്‍ ഘടിപ്പിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഗ്ലാസും ഫാബ്രികും കൊണ്ട് നിര്‍മ്മിച്ച ഇലക്ട്രിക് ജനറേറ്ററായ ഇവ ശരീരവും അന്തരീക്ഷവുമായുള്ള ചെറിയ താപ വ്യത്യാസത്തിലധിഷ്ഠിതമായാണ് പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്. ഹേര്‍ട്ട് മോണിറ്റര്‍, ഗ്ലാസ്സ് തുടങ്ങിയ വെയറബ്ള്‍ ഉപകരണങ്ങളെയാണ് തല്‍ക്കാലം ലക്ഷ്യം വയ്ക്കുന്നത്. 

5.       വളയുന്ന ബാറ്ററി

പലപ്പോഴും മണിക്കൂറുകള്‍ വേണ്ടിവരും ഒരു ബാറ്ററി ചാര്‍ജാവാന്‍. ഇതിന് പരിഹാരമായി ഒരു മിനിറ്റില്‍ പൂര്‍ണമായി ചാര്‍ജാവുന്ന അലുമിനിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററിയുമായി ഗവേഷകര്‍ എത്തി. ഇത് വളക്കുകയും മടക്കുകയും ചെയ്യാം. കുറഞ്ഞചെലവില്‍ നിര്‍മിക്കാവുന്ന മൊബൈല്‍ ഫോണ്‍ ബാറ്ററിയുമായി യു.എസിലെ കാലിഫോര്‍ണിയയിലെ സ്റ്റാന്‍ഫഡ് സര്‍വകലാശാലയിലെ ഗവേഷകരാണ് രംഗത്തിറങ്ങിയത്. വലിപ്പമേറിയ ഒറ്റത്തവണ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ആല്‍ക്കലൈന്‍ ബാറ്ററികളെ പിന്തള്ളിയാണ് ചെറിയതും ശേഷിയുമുള്ള ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററികള്‍ രംഗത്തത്തെിയത്.

ഈ ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററികളേക്കാള്‍ സുരക്ഷിതമാണ് അലൂമിനിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററിയെന്ന് സ്റ്റാന്‍ഫഡ് സര്‍വകലാശാല കെമിസ്ട്രി പ്രഫസര്‍ ഡൈ ഹോങ്ജെ പറഞ്ഞു. ഈ ബാറ്ററി തീപിടിക്കുകയോ പൊട്ടിത്തെറിക്കുകയോ ഇല്ല. മാത്രമല്ല, അലുമിനിയത്തിന് ലിഥിയത്തേക്കാള്‍ ചെലവ് കുറവുമാണ്. നെഗറ്റീവ് ചാര്‍ജുള്ള അലൂമിനിയം നിര്‍മിതമായ ആനോഡും പോസിറ്റീവ് ചാര്‍ജുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് നിര്‍മിതമായ കാഥോഡുമാണു പുതിയ ബാറ്ററിയില്‍. ലിഥിയം അയണ്‍ ബാറ്ററികള്‍ക്ക് 1000 തവണയാണ് ചാര്‍ജിങ് ശേഷി. വളയുന്നതിനാല്‍ ചുരുട്ടാവുന്ന സ്മാര്‍ട്ട് ഫോണുകളുടെയും മറ്റ് ഉപകരണങ്ങളുടെയും കണ്ടുപിടിത്തത്തിന് ഈ ബാറ്ററി ഊര്‍ജ്ജമേകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കാം.

6.       വരുന്നു പേപ്പര്‍ ബാറ്ററിയും ചാര്‍ജ്ജ് ചെയ്യാവുന്ന വസ്ത്രങ്ങളും

കേട്ടാല്‍ അത്ഭുതമെന്ന് തോന്നുമെങ്കിലും ഈ നാനോ യുഗത്തില്‍ ഒന്നും അസംഭ്യമല്ലായെന്നാണ് വസ്തുത. സ്റ്റാന്‍ഫോര്‍ഡ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ എഞ്ചിനിയര്‍ യി ക്യൂയിയുടെ നേതൃത്തത്തിലുള്ള ഒരു പറ്റം ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ് പേപ്പര്‍ ബാറ്ററിയുടെ പിറകില്‍. ബയോബാറ്ററികൾ എന്നവിഭാഗത്തിൽ പെടുത്താവുന്ന ഈ ബാറ്ററികളുടെ പ്രാഥമിക രൂപം ലാബിൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തുകഴിഞ്ഞു.  കടലാസുകഷണങ്ങൾ എൻസൈം സെലുലോസിക് ലായനിയിൽ കുതിർത്തെടുത്ത് അതിനെ ഒരു ബൾബുമായ് ഘടിപ്പിച്ചാൽ മിനിട്ടുകളോളം അത് പ്രകാശിക്കുന്ന ഡിസ്പ്ലേ എനർജി റിസേർച്ച് എക്സിബിഷനുകളിൽ ഇതിനോടകം പ്രദർശിപ്പിച്ചു കഴിഞ്ഞു. സെല്ലുലോസിനെ എൻസൈം സെല്ലുലോസിക് ലായനിയുടെ സാന്നിധ്യത്തിൽ വിഘടിപ്പിച്ച് ഗ്ലോക്കോസാക്കി മാറ്റുകയും ഇതിനെ അന്തരീക്ഷ വായുവിലെ ഓക്സിജനുമായ് സംയോജിച്ച് സെല്ലുലോസിനെ എൻസൈം സെലുലോസിക് ലായനിയുടെ സഹായത്തോടെ ഇലക്ട്രോണുകളും ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകളുമാക്കി മാറ്റുന്നു. ഇങ്ങനെ സ്വതന്ത്രമാകുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളെ ഒരു എക്സ്റ്റേണൽ സർക്യൂട്ടിന്‍റെ സഹായത്തോടെ കടത്തിവിട്ട് വൈദ്യുതപ്രവാഹമാക്കി മാറ്റുന്നു. ഈ വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ച് ബൾബുകൾ കത്തിക്കുകയും മൊബൈൽ ഫോണുകളിലും ലാപ്ടോപ്പുകളിലും ഐപാഡുകളിലും മറ്റും ഉപയോഗിക്കുന്ന ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികൾ ചാർജ് ചെയ്യാനും കഴിയും. ഇനി പേപ്പര്‍ പ്രിന്‍റ് ചെയ്യുന്നതുപോലെ ബാറ്ററിയും നിര്‍മ്മിക്കാനാകും.

ഉപകരണങ്ങളുടെ വലിപ്പം തീരെ ചെറുതാകുമെന്ന മെച്ചവും ഉണ്ട്. ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങള്‍ ചുരുട്ടി പോക്കറ്റില്‍ ഇടാവുന്ന കാലം വരുന്നു !!

ചാര്‍ജ്ജ് ചെയ്യാവുന്ന വസ്ത്രങ്ങളാണ് അടുത്ത കണ്ടുപിടുത്തം. ഇനി ഭാവിയില്‍ സ്മാര്‍ട്ട് ഫോണുകളും ടാബ് ലറ്റുകളുമെല്ലാം ടി ഷര്‍ട്ടില്‍ നിന്ന് വരെ ചാര്‍ജ്ജ് ചെയ്യാവുന്ന കാലമാണ് വരുവാനിരിക്കുന്നത്. 

7.       ബാക്ടീരിയ ബാറ്ററി

ബാക്ടീരിയകളെ ബാറ്ററിയുടെ ഉപയോഗത്തില്‍ എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കാമെന്നുള്ള ഗവേഷണത്തിന് വര്‍ഷങ്ങളുടെ പഴക്കമുണ്ട്. ഇതിനെ Microbial Fuels Cells (MFC) എന്നാണ് പറയുക. ബാക്ടീരിയകള്‍ നേരിട്ട് വൈദ്യുതി ഉല്‍പ്പാദിപ്പിക്കുന്നില്ല പ്രത്യത അവ ഉല്‍പ്പാദിപ്പിക്കുന്ന രാസോര്‍ജ്ജത്തെ വൈദ്യുതോര്‍ജ്ജമാക്കി മാറ്റുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. സാധാരണ ബാറ്ററി പോലെ ഇവയിലും ആനോഡും കാഥോഡുമുണ്ടാകും. കൂടുതലായി ബാക്ടീരിയകള്‍ രാസവിഘടനത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോള്‍ അവയെ അയോണുകളായി വേര്‍തിരിക്കുന്ന ഒരു മെക്കാനിസവുമുണ്ടാകും. ഒരിക്കല്‍ അയോണീകരണം നടന്നാല്‍ അയോണുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് സര്‍ക്യൂട്ട് പൂര്‍ത്തിയാക്കുകയും ചെയ്യും. ഹാര്‍വാര്‍ഡ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഗവേഷകരാണ് ഈ രംഗത്ത് പുത്തന്‍ കണ്ടെത്തലുകളുമായി എത്തിയിരിക്കുന്നത്. നിലവില്‍ ഈ സാങ്കേതിക വിദ്യയ്ക്കുള്ള പോരായ്മകള്‍ അവര്‍ പരിഹരിച്ച് കഴിഞ്ഞു.  ആഫ്രിക്കയില്‍ കാണപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രത്യകതരം മണ്ണാണ് ഇതിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ആഫ്രിക്കയുടെ അവികിസിതമായ പ്രദേശങ്ങളില്‍ ഇതിന്‍റെ പ്രയോജനം ലഭിക്കുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നത്.

8.        ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററിയുടെ നാനോ പതിപ്പ് – ഒരു മലയാളി വിജയ ഗാഥ

മൊബൈല്‍ഫോണുകളിലും മറ്റും ഉപയോഗിക്കുന്ന ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററിയുടെ നാനോ പതിപ്പ്‌ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു കൊണ്ട്‌ മലയാളി ശാസ്‌ത്രജ്ഞന്‍ പ്രൊഫസര്‍ അജയനും സംഘവും അമേരിക്കന്‍ റൈസ്‌ സര്‍വകലാശാലയില്‍ ചരിത്ര നേട്ടം കൈവരിച്ചു.

ഒരു നാനോ (ഒരു മീറ്ററിന്‍റെ നൂറുകോടിയില്‍ ഒരംശം വലിപ്പം) വയറില്‍ ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററികളുടെ പായ്‌ക്കിംഗ്‌ ഉള്‍ക്കൊള്ളിക്കുന്ന അതി സങ്കീര്‍ണ്ണമായ കണ്ടുപിടിത്തമാണു സംഘം നടത്തിയത്‌. മൊബൈല്‍ ഫോണ്‍ വൈദ്യുതി ചാര്‍ജിംഗ്‌ രംഗത്തും ഫോണുകളുടെ വലുപ്പം ഇനിയും വളരെ കുറയ്‌ക്കുന്ന കാര്യത്തിലും വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട സംഭാവന നല്‌കാന്‍ കഴിവുള്ളതാണ്‌ ഈ കണ്ടുപിടിത്തം. ഇവരുടെ കണ്ടുപിടിത്തം അമേരിക്കന്‍ കെമിക്കല്‍ സൊസൈറ്റി പ്രസിദ്ധീകരണമായ നാനോ ലെറ്റേഴ്‌സില്‍ ചേര്‍ത്തു.

മെക്കാനിക്കല്‍ എന്‍ജിനിയറിംഗിലും മെറ്റീരിയല്‍ സയന്‍സിലും ഗവേഷകനായ ഇദ്ദേഹം

ഡോ. അജയന്‍

നാനോ സാങ്കേതിക രംഗത്ത്‌  20 വര്‍ഷമായി ഗവേഷണം നടത്തുന്നു. 350 പ്രബന്ധങ്ങള്‍ അവതരിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്. സമീപകാലത്ത്‌ ഏറ്റവും ചെറുതും കാഠിന്യമേറിയതുമായ ഗ്രഫീന്‍ കണ്ടുപിടിക്കുന്നതില്‍ അദ്ദേഹത്തിന്‍റെ സംഭാവന നിര്‍ണായകമായിരുന്നു.

നാനോ ബ്രഷും ഏറ്റവും ഇരുണ്ട വസ്‌തുവും കണ്ടുപിടിച്ചതിന്‌ അദ്ദേഹം ഗിന്നസ്‌ ബുക്കിലും സ്ഥാനം പിടിച്ചു. കാര്‍ബണ്‍ നാനോ ട്യൂബുകളടങ്ങിയ ഇരുണ്ട വസ്‌തു പ്രകാശത്തിന്‍റെ 0.045% മാത്രമെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയുള്ളൂ. 2007 ല്‍ പേപ്പര്‍ ബാറ്ററി കണ്ടുപിടിച്ച്‌ അദ്ദേഹം ശ്രദ്ധേയനായി.

ഏറെ വര്‍ഷങ്ങളായി പ്രഫ. അജയനും സംഘവും ഏക നാനോ വയറുള്ള ഒരു ഉപകരണം വികസിപ്പിച്ചെടുക്കാന്‍ ശ്രമിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുകയായിരുന്നു. കഴിഞ്ഞ ഡിസംബറില്‍ ത്രിമാന നാനോ ബാറ്ററികള്‍ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തുകൊണ്ട് വന്‍നേട്ടം കൈവരിച്ചു. പ്ലെക്‌സിഗ്ലാസ്‌ എന്നറിയപ്പെടുന്ന, വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പോളിമറില്‍ ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റും ഇന്‍സുലേറ്ററും എന്ന നിലയില്‍ നിക്കല്‍ ടിന്‍ നാനോ വയറുകള്‍ സമാന്തരമായി ചേര്‍ത്തു കൊണ്ടുള്ളതായിരുന്നു ഈ ബാറ്ററി. അന്നു നിക്കല്‍ ടിന്‍ ആനോഡായി ഉള്ളില്‍ ഉപയോഗിച്ചുവെങ്കിലും കാഥോഡ്‌ പുറത്തായിരുന്നു. എന്നാല്‍ പുതിയ ബാറ്ററിയില്‍ കാഥോഡ്‌ ഉള്ളില്‍ ചേര്‍ക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞുവെന്നതാണു സുപ്രധാന നേട്ടമായത്‌. അതോടെ ബാറ്ററി നാനോ വയറിനുള്ളിലാക്കാനും കഴിഞ്ഞു.

വരും കാലങ്ങളില്‍ വ്യാവസായിക രംഗത്ത് മാത്രമല്ല ജന ജീവിതത്തിലും ഗണ്യമായ   മാറ്റങ്ങള്‍ക്ക് കാരണമായേക്കാവുന്ന ഗവേഷണങ്ങളാണ് ബാറ്ററിയുടെ കാര്യത്തില്‍ അരങ്ങേറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. ഇത്തരുണത്തില്‍ ഈ മാറ്റങ്ങളെ നാളത്തെ വ്യാവസായിക ഉല്‍പ്പന്നങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നതിന് നമുക്കേറെ ചെയ്യുവാനുണ്ട്. വ്യവസായ വകുപ്പുകള്‍ ഗ്രാമങ്ങളില്‍ സംഘടിപ്പിക്കുന്ന വ്യവസായ സെമിനാറുകളില്‍ ഇത്തരത്തിലുള്ള വിഷയങ്ങള്‍ ഉള്‍പ്പെടുത്തുവാനും വിദഗ്ദരെ പങ്കെടുപ്പിക്കുവാനും ശ്രമിക്കേണ്ടതുണ്ട്. കോളേജുകളിലെ ഇ ഡി ക്ലബുകളില്‍ ഗവേഷണ വിഷയങ്ങളടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സെമിനാറുകളവതരിപ്പിക്കുകയും ഗവേഷണ ത്വരയുള്ളവരെ കണ്ടെത്തി അവരെ ഗവേഷണാടിസ്ഥാനത്തിലുള്ള സംരംഭകത്വത്തിലേക്ക് നയിക്കുകയും ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്. നാളയുടെ സംരംഭകത്വം ഗവേഷണാധിഷ്ഠിത വിഷയങ്ങളിലും കൂടിയാവട്ടെ.