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 ⅙ 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
-
‘నానోటెక్నాలజీ’ అనే పదాన్ని నాణెం పదం చేసినవారు
A) రిచర్డ్ ఫెయిన్మన్
B) నోరియో టానిగుచి
C) ఎరిక్ డ్రెక్స్లర్
D) సుమియో ఇజిమా
సమాధానం: B -
1 నానోమీటర్ దీనికి సమానం
A) 10⁻⁶ m
B) 10⁻⁹ m
C) 10⁻¹² m
D) 10⁻³ m
సమాధానం: B -
కార్బన్ నానోట్యూబ్లను ఎవరు కనుగొన్నారు?
A) కర్ల్ & క్రోటో
B) బిన్నిగ్ & రోహర్
C) సుమియో ఇజిమా
D) సి.వి. రామన్
సమాధానం: C -
మొదటి భారతీయ నానో-మిషన్ ప్రారంభించబడింది
A) 2001
B) 2005
C) 2007
D) 2014
సమాధానం: C -
ఫుల్లరీన్ C₆₀ దీనిగా కూడా పిలువబడుతుంది
A) బక్కీబాల్
B) క్వాంటం డాట్
C) నానోరాడ్
D) గ్రాఫీన్ షీట్
సమాధానం: A -
భారతీయ రైల్వేల స్వీయ-శుభ్రత కోచ్ పెయింట్లలో ఏ నానో-పదార్థం ఉపయోగించబడుతుంది?
A) నానో-సిల్వర్
B) నానో-ZnO
C) నానో-TiO₂
D) నానో-Al
సమాధానం: C -
వరల్డ్ నానో డే జరుపుకుంటారు
A) 1 మే
B) 9 అక్టోబర్
C) 28 ఫిబ్రవరి
D) 15 సెప్టెంబర్
సమాధానం: B -
కార్బన్ నానోట్యూబ్ యొక్క టెన్సైల్ స్ట్రెంగ్త్ స్టీల్ కంటే సుమారు ______ రెట్లు ఎక్కువ.
A) 5
B) 10
C) 25
D) 50
సమాధానం: D -
నానోస్కేల్ ఇమేజింగ్ సాధ్యం చేసిన మైక్రోస్కోప్ ఏది?
A) ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్
B) స్కానింగ్ టన్నలింగ్ మైక్రోస్కోప్
C) లైట్ మైక్రోస్కోప్
D) సింపుల్ మైక్రోస్కోప్
సమాధానం: B -
నానో-సిల్వర్ ప్రధానంగా దీని కోసం ఉపయోగించబడుతుంది
A) అయస్కాంత లక్షణం
B) ఆప్టికల్ లక్షణం
C) యాంటీమైక్రోబియల్ లక్షణం
D) సూపర్ కండక్టివిటీ
సమాధానం: C -
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 -
భారతదేశం యొక్క నేషనల్ మిషన్ ఆన్ నానో-సైన్స్ & టెక్నాలజీ అమలు చేస్తుంది
A) DRDO
B) DST
C) ISRO
D) మినిస్ట్రీ ఆఫ్ రైల్వేస్
సమాధానం: B -
అణువు-ద్వారా-అణువు నానో-పరికరాలను నిర్మించే అప్రోచ్ ఏది?
A) టాప్-డౌన్
B) బాటమ్-అప్
C) లెఫ్ట్-రైట్
D) సెంటర్-అవుట్
సమాధానం: B -
2030 నాటికి అంచనా వేయబడిన ప్రపంచ నానోటెక్ మార్కెట్ సుమారు
A) $ 50 bn
B) $ 76 bn
C) $ 100 bn
D) $ 125 bn
సమాధానం: D -
రైల్వే కోచ్లపై నానో-పెయింట్ యొక్క మొదటి ట్రయల్ జరిగింది
A) కపూర్థలా
B) హుబ్బళ్లి
C) పెరంబూర్
D) బనారస్
సమాధానం: B -
CNT-రీఇన్ఫోర్స్డ్ కాటినరీ వైర్లు సుమారు ______ % ఎలక్ట్రిక్ శక్తిని ఆదా చేయగలవు.
A) 5
B) 10
C) 20
D) 40
సమాధానం: C -
ఫుల్లరీన్ ఆవిష్కరణకు నోబెల్ బహుమతి ఇవ్వబడింది
A) 1985
B) 1990
C) 1996
D) 2000
సమాధానం: C -
కింది వాటిలో సహజ నానో-పదార్థం కానిది ఏది?
A) క్లే
B) వైరస్లు
C) గ్రాఫీన్
D) లోటస్ లీఫ్ వాక్స్
సమాధానం: C (సంశ్లేషణ చేయబడింది) -
1 nm బంగారం క్యూబ్లో అణువుల సుమారు సంఖ్య
A) 8,800
B) 88,000
C) 880,000
D) 8.8 మిలియన్
సమాధానం: B -
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.