नॅनोतंत्रज्ञान

नॅनोतंत्रज्ञान – रेल्वे परीक्षांसाठी संपूर्ण सामान्य ज्ञान कॅप्सूल

“अर्थव्यवस्था, आरोग्य आणि पर्यावरणावर मेगा-प्रभाव असलेल्या अतिलहान गोष्टींचे विज्ञान.”


१. नॅनोतंत्रज्ञान म्हणजे काय?
  • व्याख्या: विज्ञान आणि अभियांत्रिकीची शाखा जी १–१०० नॅनोमीटर (nm) प्रमाणात (1 nm = 10⁻⁹ m) साहित्य, उपकरणे आणि प्रणालींशी संबंधित आहे.
  • शब्दाचा प्रथम वापर: प्रा. नोरिओ तानिगुची (तोक्यो विद्यापीठ, १९७४).
  • लोकप्रिय केले: डॉ. के. एरिक ड्रेक्सलर यांनी त्यांच्या १९८६ च्या पुस्तक “इंजिन्स ऑफ क्रिएशन” द्वारे.

२. मुख्य तथ्ये आणि आकडे
पॅरामीटर मूल्य
१ नॅनोमीटर 10⁻⁹ m ≈ मानवी केसाच्या रुंदीचा १/८०,००० वा भाग
DNA हेलिक्सचा आकार ≈ २ nm
लाल रक्तपेशीचा आकार ≈ ७,००० nm
१ nm घनामध्ये (सोने) असलेल्या अणूंची संख्या ≈ ८८,०००
२०२३ मधील जागतिक नॅनोतंत्रज्ञान बाजार US $ ७६ अब्ज
२०३० साठी अंदाजित बाजार US $ १२५ अब्ज (CAGR ~९ %)
भारताचा नॅनो-मिशन अंदाज (२०१९-२४) ₹ ६५० कोटी

३. ऐतिहासिक कालरेषा
वर्ष घटना
१९५९ रिचर्ड फेनमन यांनी दूरदृष्टीचे भाषण “थेअर्स प्लेंटी ऑफ रूम अॅट द बॉटम” (२९ डिसेंबर) दिले.
१९७४ तानिगुची यांनी “नॅनोतंत्रज्ञान” हा शब्द प्रथम वापरला.
१९८१ स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोप (STM) चा शोध – बिनिग आणि रोहरर (नोबेल १९८६).
१९८५ बकमिन्स्टरफुलरीन (C₆₀) चा शोध – कर्ल, क्रोटो आणि स्मॉली (नोबेल १९९६).
१९९१ सुमिओ इजिमा यांनी कार्बन नॅनोट्यूब (CNT) चा शोध लावला.
२००० अमेरिकेने राष्ट्रीय नॅनोतंत्रज्ञान पुढाकार (NNI) सुरू केला.
२००१ भारताने DST अंतर्गत नॅनो-सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी इनिशिएटिव्ह (NSTI) सुरू केले.
२००७ भारताचा नॅनो-मिशन मंजूर झाला (५ वर्षांसाठी ₹ १,००० कोटी).
२०१९ राष्ट्रीय नॅनो-विज्ञान आणि तंत्रज्ञान मिशन (NSTM) १२ व्या योजनेच्या विस्ताराखाली.

४. नॅनो-रचना आणि उदाहरणे
रचना आकार उदाहरण वापर
क्वांटम डॉट २–१० nm QLED TV, जैव-प्रतिमा
नॅनोकण (Ag) १०–५० nm रेल्वेमधील जीवाणुनाशक लेप
कार्बन नॅनोट्यूब १–५० nm Ø हलके ओव्हरहेड रेल्वे वायर
फुलरीन (C₆₀) ०.७ nm औषध वितरण, स्नेहक
नॅनोकंपोझिट मजबूत रेल कंपोझिट, स्वयं-स्वच्छता कोच पेंट

५. भारतीय रेल्वेमधील उपयोग
क्षेत्र नॅनो-सक्षम उपाय
कोच नॅनो-TiO₂ स्वयं-स्वच्छता आणि सूक्ष्मजीवरोधी पेंट (प्रथम चाचणी २०१९, हुबळी कारखाना).
ट्रॅक नॅनो-वर्धित R400W आणि R350HT रेल → ४० % अधिक घासण्या टिकाऊपणा.
वायर CNT-बळकट केलेले कॅटनरी वायर → २० % वीज बचत, ३० % वजन कमी.
बेअरिंग नॅनो-स्नेहक → १५ % उर्जेच्या तोट्यात घट.
सेन्सर कोचमध्ये रीअल-टाइम CO₂ आणि धूर शोधासाठी नॅनो-केमिरेसिस्टर.
पाणी स्टेशनवरील RO प्लांटमध्ये नॅनो-चांदी आणि TiO₂ पडदे → ९९.९ % जीवाणू नाश.

६. द्रुत संदर्भ सारण्या

A. नॅनो-प्रमाण बनाम वस्तू

वस्तू अंदाजे आकार
अणू (H) ०.१ nm
ग्लुकोज रेणू १ nm
विषाणू ५०–२०० nm
जीवाणू १,००० nm (१ µm)

B. सरकारी संस्था आणि प्रयोगशाळा (भारत)

संक्षेप पूर्ण नाव स्थान
DST-NSTM विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विभाग – नॅनो मिशन नवी दिल्ली
JNCASR जवाहरलाल नेहरू सेंटर फॉर अॅडव्हान्स्ड सायन्स रिसर्च बंगळूर
IIT-B सेंटर फॉर नॅनो-सायन्स अँड इंजिनिअरिंग मुंबई
ARC-I अॅडव्हान्स्ड रिसर्च सेंटर फॉर पावडर मेटलर्जी हैदराबाद
CGCRI सेंट्रल ग्लास अँड सेरॅमिक रिसर्च इन्स्टिट्यूट कोलकाता

७. एक-ओळीतील पुनरावलोकन बुलेट्स
  • नॅनोचे सुवर्ण प्रमाण: १–१०० nm जेथे क्वांटम आणि पृष्ठभाग प्रभाव प्रबळ असतात.
  • वरपासून खालपर्यंत दृष्टीकोन: कोरणे/लिथोग्राफी; खालपासून वरपर्यंत: अणूंचे स्वयं-संघटन.
  • CNT ची तन्य शक्ती पोलादापेक्षा ५०× जास्त आणि वजन.
  • लोकोमोटिव्ह पिस्टनवरील नॅनो-लेप घर्षण २५ % कमी करतात.
  • भारत नॅनो-प्रॉडक्ट्स लिमिटेड (हैदराबाद) नॅनो-TiO₂ व्यावसायिक करणारी पहिली PSU.
  • RRB कर्मचार्यांना २०२२ मध्ये बुरशीसंसर्ग रोखण्यासाठी नॅनो-चांदीचे मोजे पुरवले गेले.
  • जागतिक नॅनो दिन: ९ ऑक्टोबर (10⁻⁹).

८. रेल्वे परीक्षांसाठी १५+ बहुपर्यायी प्रश्न
Click to expand MCQs with answers

१. ‘नॅनोतंत्रज्ञान’ हा शब्द कोणी निर्माण केला?
A) रिचर्ड फेनमन
B) नोरिओ तानिगुची
C) एरिक ड्रेक्सलर
D) सुमिओ इजिमा
उत्तर: B

२. १ नॅनोमीटर बरोबर असते
A) 10⁻⁶ m
B) 10⁻⁹ m
C) 10⁻¹² m
D) 10⁻³ m
उत्तर: B

३. कार्बन नॅनोट्यूबचा शोध कोणी लावला?
A) कर्ल आणि क्रोटो
B) बिनिग आणि रोहरर
C) सुमिओ इजिमा
D) सी.व्ही. रमण
उत्तर: C

४. पहिला भारतीय नॅनो-मिशन कोणत्या वर्षी सुरू करण्यात आला?
A) २००१
B) २००५
C) २००७
D) २०१४
उत्तर: C

५. फुलरीन C₆₀ याला ______ असेही म्हणतात.
A) बकीबॉल
B) क्वांटम डॉट
C) नॅनोरॉड
D) ग्राफीन शीट
उत्तर: A

६. भारतीय रेल्वेच्या स्वयं-स्वच्छता कोच पेंटमध्ये कोणते नॅनो-साहित्य वापरले जाते?
A) नॅनो-चांदी
B) नॅनो-ZnO
C) नॅनो-TiO₂
D) नॅनो-Al
उत्तर: C

७. जागतिक नॅनो दिन कोणत्या तारखेला साजरा केला जातो?
A) १ मे
B) ९ ऑक्टोबर
C) २८ फेब्रुवारी
D) १५ सप्टेंबर
उत्तर: B

८. कार्बन नॅनोट्यूबची तन्य शक्ती पोलादापेक्षा सुमारे ______ पट जास्त असते.
A) ५
B) १०
C) २५
D) ५०
उत्तर: D

९. नॅनो-प्रमाणात प्रतिमा निर्माण करणे कोणत्या सूक्ष्मदर्शकाने शक्य केले?
A) इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक
B) स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोप
C) प्रकाश सूक्ष्मदर्शक
D) साधे सूक्ष्मदर्शक
उत्तर: B

१०. नॅनो-चांदीचा प्रामुख्याने कोणत्या गुणधर्मासाठी वापर केला जातो?
A) चुंबकीय गुणधर्म
B) प्रकाशीय गुणधर्म
C) सूक्ष्मजीवरोधी गुणधर्म
D) अतिवाहकता
उत्तर: C

११. क्वांटम डॉट्सचा आकार अंदाजे या दरम्यान असतो
A) १–१० nm
B) १०–१०० nm
C) १००–५०० nm
D) ०.१–०.५ nm
उत्तर: A

१२. भारताचा राष्ट्रीय नॅनो-विज्ञान आणि तंत्रज्ञान मिशन कोणत्या संस्थेद्वारे राबवला जातो?
A) DRDO
B) DST
C) ISRO
D) रेल्वे मंत्रालय
उत्तर: B

१३. अणू-दर-अणू नॅनो-उपकरणे बांधण्याचा दृष्टीकोन कोणता आहे?
A) वरपासून खालपर्यंत
B) खालपासून वरपर्यंत
C) डावीकडून उजवीकडे
D) मध्यापासून बाहेर
उत्तर: B

१४. २०३० पर्यंत जागतिक नॅनोतंत्रज्ञान बाजाराचा अंदाज सुमारे किती आहे?
A) $ ५० अब्ज
B) $ ७६ अब्ज
C) $ १०० अब्ज
D) $ १२५ अब्ज
उत्तर: D

१५. रेल्वे कोचवर नॅनो-पेंटची पहिली चाचणी कोठे करण्यात आली?
A) कपूरथला
B) हुबळी
C) पेरंबूर
D) बनारस
उत्तर: B

१६. CNT-बळकट केलेले कॅटनरी वायर सुमारे ______ % विद्युत ऊर्जा वाचवू शकतात.
A) ५
B) १०
C) २०
D) ४०
उत्तर: C

१७. फुलरीनच्या शोधासाठी नोबेल पारितोषिक कोणत्या वर्षी देण्यात आले?
A) १९८५
B) १९९०
C) १९९६
D) २०००
उत्तर: C

१८. खालीलपैकी कोणते नैसर्गिक नॅनो-साहित्य नाही?
A) चिकणमाती
B) विषाणू
C) ग्राफीन
D) कमळाच्या पानावरील मेण
उत्तर: C (संश्लेषित)

१९. १ nm सोन्याच्या घनामध्ये अंदाजे किती अणू असतात?
A) ८,८००
B) ८८,०००
C) ८,८०,०००
D) ८.८ दशलक्ष
उत्तर: B

२०. २०१९-२४ साठी भारताचा नॅनो-मिशन अंदाज होता
A) ₹ ३५० कोटी
B) ₹ ५०० कोटी
C) ₹ ६५० कोटी
D) ₹ १,००० कोटी
उत्तर: C


🎯 लक्षात ठेवा: नॅनो = 10⁻⁹ m; फेनमन १९५९, तानिगुची १९७४, CNT १९९१; DST-नॅनो मिशन २००७; रेल्वे ऊर्जा आणि स्वच्छता बचतीसाठी नॅनो-TiO₂ पेंट आणि CNT वायर वापरते.