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 ⅙ 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.