నానోటెక్నాలజీ

నానోటెక్నాలజీ – రైల్వే పరీక్షల కోసం సంపూర్ణ జనరల్ నాలెడ్జ్ క్యాప్సూల్

“అతిచిన్నదైన ఈ సైన్స్ ఆర్థిక వ్యవస్థ, ఆరోగ్యం మరియు పర్యావరణంపై మెగా ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.”


1. నానోటెక్నాలజీ అంటే ఏమిటి?
  • నిర్వచనం: 1–100 నానోమీటర్ల (nm) స్కేల్ (1 nm = 10⁻⁹ m) వద్ద పదార్థాలు, పరికరాలు మరియు వ్యవస్థలతో వ్యవహరించే సైన్స్ & ఇంజనీరింగ్ శాఖ.
  • నాణెం పదం చేసినవారు: ప్రొఫెసర్ నోరియో టానిగుచి (టోక్యో విశ్వవిద్యాలయం, 1974).
  • ప్రాచుర్యం పొందింది: డాక్టర్ కె. ఎరిక్ డ్రెక్స్లర్ అతని 1986 పుస్తకం “ఎంజిన్స్ ఆఫ్ క్రియేషన్” ద్వారా.

2. కీలకమైన వాస్తవాలు & సంఖ్యలు
పారామీటర్ విలువ
1 నానోమీటర్ 10⁻⁹ m ≈ మానవ వెంట్రుక వెడల్పులో 1/80,000 వంతు
DNA హెలిక్స్ పరిమాణం ≈ 2 nm
ఎర్ర రక్త కణం పరిమాణం ≈ 7,000 nm
1 nm క్యూబ్ (బంగారం) లోని అణువులు ≈ 88,000
2023 ప్రపంచ నానోటెక్ మార్కెట్ US $ 76 బిలియన్
2030 కు అంచనా మార్కెట్ US $ 125 బిలియన్ (CAGR ~9 %)
భారతదేశం యొక్క నానో-మిషన్ బడ్జెట్ (2019-24) ₹ 650 కోట్లు

3. చారిత్రక కాలక్రమం
సంవత్సరం సంఘటన
1959 రిచర్డ్ ఫెయిన్మన్ దూరదృష్టితో కూడిన ప్రసంగం “దేర్స్ ప్లెంటీ ఆఫ్ రూమ్ అట్ ద బాటమ్” (29 డిసెంబర్) ఇస్తాడు.
1974 “నానోటెక్నాలజీ” అనే పదాన్ని మొదటిసారి టానిగుచి ఉపయోగించాడు.
1981 స్కానింగ్ టన్నలింగ్ మైక్రోస్కోప్ (STM) – బిన్నిగ్ & రోహర్ (నోబెల్ 1986) ఆవిష్కరణ.
1985 బక్మిన్స్టర్ఫుల్లరీన్ (C₆₀) – కర్ల్, క్రోటో & స్మాలీ (నోబెల్ 1996) ఆవిష్కరణ.
1991 సుమియో ఇజిమా కార్బన్ నానోట్యూబ్ల (CNT) ఆవిష్కరణ.
2000 US నేషనల్ నానోటెక్నాలజీ ఇనిషియేటివ్ (NNI) ప్రారంభం.
2001 భారతదేశం DST కింద నానో-సైన్స్ & టెక్నాలజీ ఇనిషియేటివ్ (NSTI) ప్రారంభం.
2007 భారతదేశం యొక్క నానో-మిషన్ ఆమోదం (5 సంవత్సరాలకు ₹ 1,000 కోట్లు).
2019 12వ ప్లాన్ విస్తరణ కింద నేషనల్ మిషన్ ఆన్ నానో-సైన్స్ & టెక్నాలజీ (NSTM).

4. నానో-నిర్మాణాలు & ఉదాహరణలు
నిర్మాణం పరిమాణం ఉదాహరణ ఉపయోగం
క్వాంటం డాట్ 2–10 nm QLED TVs, బయో-ఇమేజింగ్
నానోపార్టికల్ (Ag) 10–50 nm రైల్వేల్లో యాంటీబాక్టీరియల్ కోటింగ్లు
కార్బన్ నానోట్యూబ్ 1–50 nm Ø తేలికపాటి ఓవర్హెడ్ రైల్వే వైర్లు
ఫుల్లరీన్ (C₆₀) 0.7 nm డ్రగ్ డెలివరీ, లూబ్రికెంట్లు
నానోకంపోజిట్ బలమైన రైల్ కంపోజిట్లు, స్వీయ-శుభ్రత కోచ్ పెయింట్లు

5. భారతీయ రైల్వేల్లో అనువర్తనాలు
ప్రాంతం నానో-సహాయిత పరిష్కారం
కోచ్లు నానో-TiO₂ స్వీయ-శుభ్రత & యాంటీ-మైక్రోబియల్ పెయింట్లు (1వ ట్రయల్ 2019, హుబ్బళ్లి వర్క్షాప్).
ట్రాక్లు నానో-ఎన్హాన్స్డ్ R400W & R350HT రైల్స్ → 40 % ఎక్కువ వియర్ లైఫ్.
వైర్లు CNT-రీఇన్ఫోర్స్డ్ కాటినరీ వైర్లు → 20 % పవర్ సేవింగ్, 30 % బరువు తగ్గింపు.
బేరింగ్లు నానో-లూబ్రికెంట్లు → 15 % శక్తి నష్టం తగ్గింపు.
సెన్సార్లు కోచ్లలో రియల్-టైమ్ CO₂ & పొగ గుర్తింపు కోసం నానో-కెమిరెసిస్టర్.
నీరు స్టేషన్లలో RO ప్లాంట్లలో నానో-సిల్వర్ & TiO₂ మెంబ్రేన్లు → 99.9 % బాక్టీరియల్ కిల్.

6. శీఘ్ర సూచన పట్టికలు

A. నానో-స్కేల్ vs. వస్తువులు

వస్తువు సుమారు పరిమాణం
అణువు (H) 0.1 nm
గ్లూకోజ్ అణువు 1 nm
వైరస్ 50–200 nm
బాక్టీరియం 1,000 nm (1 µm)

B. ప్రభుత్వ సంస్థలు & ల్యాబ్లు (భారతదేశం)

సంక్షిప్త రూపం పూర్తి రూపం స్థానం
DST-NSTM డిపార్ట్మెంట్ ఆఫ్ సైన్స్ & టెక్నాలజీ – నానో మిషన్ న్యూఢిల్లీ
JNCASR జవహర్లాల్ నెహ్రూ సెంటర్ ఫర్ అడ్వాన్స్డ్ సైన్స్ రీసెర్చ్ బెంగళూరు
IIT-B సెంటర్ ఫర్ నానో-సైన్స్ & ఇంజనీరింగ్ ముంబై
ARC-I అడ్వాన్స్డ్ రీసెర్చ్ సెంటర్ ఫర్ పౌడర్ మెటలర్జీ హైదరాబాద్
CGCRI సెంట్రల్ గ్లాస్ & సెరామిక్ రీసెర్చ్ ఇన్స్టిట్యూట్ కోల్కతా

7. ఒకే లైన్ రివిజన్ బుల్లెట్లు
  • నానో యొక్క గోల్డెన్ రేషియో: 1–100 nm ఇక్కడ క్వాంటం & ఉపరితల ప్రభావాలు ఆధిపత్యం వహిస్తాయి.
  • టాప్-డౌన్ అప్రోచ్: ఎచ్చింగ్/లిథోగ్రఫీ; బాటమ్-అప్: అణువుల స్వీయ-అసెంబ్లీ.
  • CNT టెన్సైల్ స్ట్రెంగ్త్ స్టీల్ కంటే 50× ఎక్కువ బరువులో.
  • నానో-కోటింగ్లు లోకోమోటివ్ పిస్టన్లపై ఘర్షణను 25 % తగ్గిస్తాయి.
  • భారత్ నానో-ప్రొడక్ట్స్ లిమిటెడ్. (హైదరాబాద్) నానో-TiO₂ ను వాణిజ్యపరంగా అందించే మొదటి PSU.
  • నానో-సిల్వర్ సాక్స్ RRB సిబ్బందికి 2022 లో సరఫరా చేయబడ్డాయి, ఫంగల్ ఇన్ఫెక్షన్ నిరోధించడానికి.
  • వరల్డ్ నానో డే: 9 అక్టోబర్ (10⁻⁹).

8. రైల్వే పరీక్షల కోసం 15+ MCQs
Click to expand MCQs with answers
  1. ‘నానోటెక్నాలజీ’ అనే పదాన్ని నాణెం పదం చేసినవారు
    A) రిచర్డ్ ఫెయిన్మన్
    B) నోరియో టానిగుచి
    C) ఎరిక్ డ్రెక్స్లర్
    D) సుమియో ఇజిమా
    సమాధానం: B

  2. 1 నానోమీటర్ దీనికి సమానం
    A) 10⁻⁶ m
    B) 10⁻⁹ m
    C) 10⁻¹² m
    D) 10⁻³ m
    సమాధానం: B

  3. కార్బన్ నానోట్యూబ్లను ఎవరు కనుగొన్నారు?
    A) కర్ల్ & క్రోటో
    B) బిన్నిగ్ & రోహర్
    C) సుమియో ఇజిమా
    D) సి.వి. రామన్
    సమాధానం: C

  4. మొదటి భారతీయ నానో-మిషన్ ప్రారంభించబడింది
    A) 2001
    B) 2005
    C) 2007
    D) 2014
    సమాధానం: C

  5. ఫుల్లరీన్ C₆₀ దీనిగా కూడా పిలువబడుతుంది
    A) బక్కీబాల్
    B) క్వాంటం డాట్
    C) నానోరాడ్
    D) గ్రాఫీన్ షీట్
    సమాధానం: A

  6. భారతీయ రైల్వేల స్వీయ-శుభ్రత కోచ్ పెయింట్లలో ఏ నానో-పదార్థం ఉపయోగించబడుతుంది?
    A) నానో-సిల్వర్
    B) నానో-ZnO
    C) నానో-TiO₂
    D) నానో-Al
    సమాధానం: C

  7. వరల్డ్ నానో డే జరుపుకుంటారు
    A) 1 మే
    B) 9 అక్టోబర్
    C) 28 ఫిబ్రవరి
    D) 15 సెప్టెంబర్
    సమాధానం: B

  8. కార్బన్ నానోట్యూబ్ యొక్క టెన్సైల్ స్ట్రెంగ్త్ స్టీల్ కంటే సుమారు ______ రెట్లు ఎక్కువ.
    A) 5
    B) 10
    C) 25
    D) 50
    సమాధానం: D

  9. నానోస్కేల్ ఇమేజింగ్ సాధ్యం చేసిన మైక్రోస్కోప్ ఏది?
    A) ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్
    B) స్కానింగ్ టన్నలింగ్ మైక్రోస్కోప్
    C) లైట్ మైక్రోస్కోప్
    D) సింపుల్ మైక్రోస్కోప్
    సమాధానం: B

  10. నానో-సిల్వర్ ప్రధానంగా దీని కోసం ఉపయోగించబడుతుంది
    A) అయస్కాంత లక్షణం
    B) ఆప్టికల్ లక్షణం
    C) యాంటీమైక్రోబియల్ లక్షణం
    D) సూపర్ కండక్టివిటీ
    సమాధానం: C

  11. క్వాంటం డాట్స్ పరిమాణ పరిధి సుమారుగా ఇందులో ఉంటుంది
    A) 1–10 nm
    B) 10–100 nm
    C) 100–500 nm
    D) 0.1–0.5 nm
    సమాధానం: A

  12. భారతదేశం యొక్క నేషనల్ మిషన్ ఆన్ నానో-సైన్స్ & టెక్నాలజీ అమలు చేస్తుంది
    A) DRDO
    B) DST
    C) ISRO
    D) మినిస్ట్రీ ఆఫ్ రైల్వేస్
    సమాధానం: B

  13. అణువు-ద్వారా-అణువు నానో-పరికరాలను నిర్మించే అప్రోచ్ ఏది?
    A) టాప్-డౌన్
    B) బాటమ్-అప్
    C) లెఫ్ట్-రైట్
    D) సెంటర్-అవుట్
    సమాధానం: B

  14. 2030 నాటికి అంచనా వేయబడిన ప్రపంచ నానోటెక్ మార్కెట్ సుమారు
    A) $ 50 bn
    B) $ 76 bn
    C) $ 100 bn
    D) $ 125 bn
    సమాధానం: D

  15. రైల్వే కోచ్లపై నానో-పెయింట్ యొక్క మొదటి ట్రయల్ జరిగింది
    A) కపూర్థలా
    B) హుబ్బళ్లి
    C) పెరంబూర్
    D) బనారస్
    సమాధానం: B

  16. CNT-రీఇన్ఫోర్స్డ్ కాటినరీ వైర్లు సుమారు ______ % ఎలక్ట్రిక్ శక్తిని ఆదా చేయగలవు.
    A) 5
    B) 10
    C) 20
    D) 40
    సమాధానం: C

  17. ఫుల్లరీన్ ఆవిష్కరణకు నోబెల్ బహుమతి ఇవ్వబడింది
    A) 1985
    B) 1990
    C) 1996
    D) 2000
    సమాధానం: C

  18. కింది వాటిలో సహజ నానో-పదార్థం కానిది ఏది?
    A) క్లే
    B) వైరస్లు
    C) గ్రాఫీన్
    D) లోటస్ లీఫ్ వాక్స్
    సమాధానం: C (సంశ్లేషణ చేయబడింది)

  19. 1 nm బంగారం క్యూబ్లో అణువుల సుమారు సంఖ్య
    A) 8,800
    B) 88,000
    C) 880,000
    D) 8.8 మిలియన్
    సమాధానం: B

  20. 2019-24 కోసం భారతదేశం యొక్క నానో-మిషన్ బడ్జెట్
    A) ₹ 350 కోట్లు
    B) ₹ 500 కోట్లు
    C) ₹ 650 కోట్లు
    D) ₹ 1,000 కోట్లు
    సమాధానం: C


🎯 గుర్తుంచుకోండి: నానో = 10⁻⁹ m; ఫెయిన్మన్ 1959, టానిగుచి 1974, CNT 1991; DST-నానో మిషన్ 2007; రైల్వేలు శక్తి & హైజీన్ సేవింగ్స్ కోసం నానో-TiO₂ పెయింట్లు & CNT వైర్లను ఉపయోగిస్తాయి.