Monday, September 13, 2010

ബക്കിബോൾ എന്ന കാണാപ്പന്ത് !

1985-ൽ ആണ് സംഭവം. 'ചുവന്ന ഭീമൻ' എന്ന് പൊതുവെ വിളിക്കപ്പെടുന്ന വലിയ നക്ഷത്രങ്ങളിലൊന്നിനെ തൻ്റെ ദൂരദർശിനിയിലൂടെ നിരീക്ഷിക്കുകയായിരുന്നു ഹരോൾഡ് ക്രോട്ടോ എന്ന ബ്രിട്ടീഷ് വാനനിരീക്ഷകൻ. അതീവ പ്രകാശം ചൊരിയുന്ന ഒരു വലിയ നക്ഷത്രം എന്നതു മാത്രമല്ലായിരുന്നു ഈ ചുവന്ന ഭീമനെ ഒരു അപൂർവ്വ കാഴ്ചയാക്കി മാറ്റിയത്.അതിൽ നിന്നും നാരുകൾ പോലെ നീണ്ടുനീണ്ടു പോവുന്ന എന്തോ പുറപ്പെടുന്നു.ക്രോട്ടോയുടെ പരീക്ഷണശാലയിൽ ഉപകരണങ്ങൾ പറഞ്ഞത് അത് കാർബൺ മൂലകത്തെ മുത്തുകൾ പോലെ കൊരുത്ത് ഒരു 'മാല'യാക്കിയതാണ് അതെന്നാണ്! പക്ഷേ, എന്താണിന്തിന് കാരണം? എന്താണ് ഈ 'കാർബൺ-മാല'യുടെ പ്രയോജനം? ക്രോട്ടോ കുഴങ്ങി.
അപ്പോഴാണ് ഒരു വിവരമറിഞ്ഞത്: അമേരിക്കയിൽ രണ്ടു ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഇതുപോലെ ഒരു 'കാർബൺ-മാല'-യെ ലബോറട്ടറിയിൽ സൃഷ്ടിച്ചിരിക്കുന്നു! അവർ അതിനെ പഠിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. അതിൽ ഒരാളുടെ പേര് റിച്ചാർഡ് സ്മാളി (RIchard Smalley). മറ്റേയാളുടെ പേര് റോബർട്ട് കേൾ (Robert Curl). രണ്ടുപേരേയും നേരിട്ട് കാണാതെ ഒന്നും നടക്കില്ല. അതുകൊണ്ട് ക്രോട്ടോ അമേരിക്കയിലേക്ക് പോയി.'ചുവന്ന ഭീമൻ' ഇനത്തിൽപ്പെടുന്ന നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ഉള്ളിൽ നിലനിൽക്കുന്ന താപവും മർദ്ദ-വും ലബോറട്ടറിയിൽ പുനഃസൃഷ്ടിക്കാനായാൽ ഇങ്ങനെ കാർബൺ കൊണ്ടുള്ള മാലകൾ രൂപമെടുക്കുമോ എന്ന് നോക്കണം. അതായിരുന്നു ക്രോട്ടോയുമായി ചേർന്നുള്ള അവരുടെ തീരുമാനം. 
അതിനായി അവർ ഹീലിയം വാതകം നിറച്ച ഒരു ചേംബറിൽ കാർബണിനെ ഇട്ടു. എന്നിട്ട് അതിലേക്ക് ലേസർ രശ്മികളെ കടത്തിവിട്ടു. ലേസറിൻറെ അതിതാപത്തിൽ കാർബൺ ബാഷ്പരൂപത്തിലേക്ക് മാറി. എന്നാൽ പിന്നീട് അതിന് രൂപാന്തരണം സംഭവിക്കുന്നതാണ് കണ്ടത്. അതൊരു 'കാർബൺ-മാല'യായില്ല. പക്ഷേ, അത് ഗോളാകൃതി പാലിച്ചു: കാർബൺ ആറ്റമുകൾ കൊണ്ടുണ്ടാക്കിയ ഒരു പന്ത് പോലെ ഒരു രൂപം! പക്ഷേ, അവയിലെല്ലാം കാർബൺ ആറ്റമുകളുടെ എണ്ണം സ്‌ഥിരമായിരുന്നു: 60 എണ്ണം! 
ഇങ്ങനെ ഒരു തന്മാത്രാനിർമ്മിതി നിലനിൽക്കുന്നു എന്ന് ഇതിനുമുമ്പേ ടോണി ഹേമെറ്റ് (Tony Haymet) എന്ന ഓസ്‌ട്രേലിയൻ ശാസ്ത്രജ്ഞൻ പറഞ്ഞിട്ടുണ്ടായിരുന്നു. പക്ഷേ, ക്രോട്ടോയും സുഹൃത്തുക്കളും അക്കാര്യം അപ്പോൾ ഓർത്തില്ല. റിച്ചാർഡ് സ്മാളിയും റോബർട്ട് കേളും  ആർക്കിടെക്ച്ചറുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മറ്റൊരു കാര്യത്തെക്കുറിച്ചാണ് ചിന്തിച്ചത്. ഭാവിയിൽ നിർമിക്കപ്പെടുന്ന കെട്ടിടങ്ങളിൽ ഭൂരിഭാഗവും ഉരുണ്ടിരിക്കും എന്ന് അവർ എവിടെയോ വായിച്ചിട്ടുണ്ടായിരുന്നു. ബക്ക് മിൻസ്റ്റർ ഫുള്ളർ എന്ന ഒരു ആർക്കിടെക്ട് 1930-കളിൽ അതേക്കുറിച്ച് പറഞ്ഞിരുന്നു. അതുകൊണ്ട് അവർ പുതുതായി കണ്ടെത്തിയ ഈ 'കാണാപ്പന്തി'ന് 'ബക്ക് മിൻസ്റ്റർ ഫുള്ളറീൻ' (Buckminsterfullerene) എന്ന് പേരിടാൻ തീരുമാനിച്ചു. ചുരുക്കത്തിൽ 'ബക്കിബാൾ' (Buckyball). 
ടോണി ഹേമെറ്റ് താൻ പറഞ്ഞ തന്മാത്രാഗോളങ്ങൾക്ക് 'ഫുട്-ബാളീൻ' എന്നാണ് പേരുനല്കിയിരുന്നതെങ്കിലും അത് അത്ര ഹിറ്റ് ആയില്ലായിരുന്നു. പക്ഷേ ഈ പേര് ഹിറ്റായി:  'ബക്കിബാൾ'! മാധ്യമങ്ങൾ ആ പേര് ആഘോഷിച്ചു. ലേഖനങ്ങൾ പെരുകി. ചർച്ചകൾ, സംവാദങ്ങൾ. അവസാനം, ക്രോട്ടോയും കൂട്ടരും നിനച്ചിരിക്കാത്ത ഒരു ഭാഗ്യനിമിഷത്തിലേക്ക് അത് ചെന്നെത്തുകയും ചെയ്‌തു: പത്തു വർഷങ്ങൾക്ക് ശേഷം സ്വീഡനിലെ സ്റ്റോക്ക്ഹോം  കോൺസേർട് ഹാളിലെ വേദിയിൽ നിന്നുകൊണ്ട് അവർ ആ ഭാഗ്യം പങ്കിട്ടു: 1996-ലെ രസതന്ത്രനോബൽ!
1985-ൽ ആദ്യമായി കണ്ടെത്തപ്പെടുന്ന കാലത്ത് എന്താണ് ബക്കിബാളുകളെക്കൊണ്ടുള്ള പ്രയോജനം എന്ന് ആർക്കും ഊഹിക്കാൻപോലും കഴിയില്ലായിരുന്നു. എന്നാൽ പിന്നീട് കാര്യങ്ങൾ മാറിമറിഞ്ഞു. അവയെക്കുറിച്ച് എന്തെങ്കിലും കൂടുതലായി അറിയണമെങ്കിൽ അവ കൂടുതലായി നിർമ്മിക്കപ്പെടണം എന്ന സ്ഥിതിയായി. ജർമനിയിൽ നടന്ന പഠനങ്ങളിൽ രണ്ട് കാർബൺ ദണ്ഡുകൾക്കിടയിൽ ഒരു വൈദ്യുതആർക് സൃഷ്ടിക്കാനായാൽ അതിൽ നിന്നും ഉണ്ടാവുന്ന ചാരത്തിൽ അനേകം ബക്കിബാളുകൾ ഉണ്ടാവും എന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു.
ഇതേ കാർബൺ ദണ്ഡുകളേയും വൈദ്യുതആർക്കിനെയും അൽപ്പം കൂടി പരിഷ്‌കരിച്ചാൽ ഈ ബക്കിബാളുകൾ പിന്നെ മറ്റൊരു രൂപം പ്രാപിക്കുമെന്നും കണ്ടെത്തപ്പെട്ടു. അതായത് വളരെ വളരെ ചെറിയ കുഴലുകൾ. കാർബൺ കൊണ്ട് നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന അദൃശ്യമായ കുഴലുകൾ. ഇതിൽ ഒന്നിൻറെ ഉള്ളിൽ മറ്റൊന്നിനെ വെക്കാം. ഒന്നിൽക്കൂടുതൽ കുഴലുകളെയും വെക്കാം. വലിപ്പം വളരെ ചെറുതായതിനാൽ ഇവയ്ക്ക് ഒരു പേരും വന്നു: നാനോട്യൂബുകൾ (Nanotubes).
ഈ ട്യൂബുകൾ ചെറുതായതുകൊണ്ട് അവ ചെറുതുകളുടെ ലോകം കാണാൻ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുമല്ലോ എന്നായിരുന്നു ആദ്യ കാലങ്ങളിലെ ചിന്ത. അതുകൊണ്ട് അവയെ അറ്റോമിക് ഫോഴ്‌സ് മൈക്രോസ്കോപ്പി-യിൽ ഉപയോഗിച്ചുനോക്കി. പിന്നെ ഇവയ്ക്ക് അകം പൊള്ളയാണല്ലോ, അതുകൊണ്ട് വല്ലതും ഇതിനുള്ളിൽ വെച്ച് കടത്തിവിടാനാവുമോ എന്ന് നോക്കി. ഔഷധതന്മാത്രകൾ ബക്കിബാളുകൾക്ക് അകത്തുവെച്ച് 'ഉരുട്ടിവിട്ടാ'ലോ എന്ന് ചിന്തിച്ചു. ഇത് വെച്ച് ഇലക്ട്രോണിക് സർക്യൂട്ടുകളും ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളും ഉണ്ടാക്കിയാലോ എന്ന് ചിന്തിച്ചു. ചിന്ത പ്രവർത്തനമായി. വലിപ്പം വളരേ കുറഞ്ഞ വസ്തുക്കളുടെ ഒരു പുതുലോകം തന്നെ പിറന്നു: അതിൻറെ സാങ്കേതികതയ്ക്ക് ഒരു പേരും കൈവന്നു: നാനോടെക്നോളജി (Nanotechnology).


ബക്‌മിന്‍സ്‌റ്റര്‍ ഫുള്ളര്‍ 
സവിശേഷമായ ആകൃതിയിലുള്ള കെട്ടിടങ്ങള്‍ നിര്‍മിച്ചുകൊണ്ട്‌ ശ്രദ്ധേയനായ ഒരു എന്‍ജിനീയർ ആയിരുന്നു റിച്ചാര്‍ഡ്‌ ബക്‌മിന്‍സ്‌റ്റര്‍ ഫുള്ളര്‍ (Richard Buckminster Fuller). ഇദ്ദേഹം ഭൂമിയുടെ മാതൃകയിലാണ്‌ കെട്ടിടങ്ങള്‍ രൂപകല്‍പ്പന ചെയ്‌തത്‌. 'ജിയോഡെസിക് മകുടങ്ങള്‍'' (Geodesic Domes) എന്നാണ് ഇവ അറിയപ്പെട്ടത്. വിമാനങ്ങള്‍ നിര്‍മിക്കാനുപയോഗിക്കുന്ന ലോഹസങ്കരമാണ്‌ ഇതിന്‌ ഉപയോഗിച്ചതെങ്കിലും എത്ര ഭാരവും താങ്ങാനുള്ള കരുത്ത്‌ ഇവയ്‌ക്കുണ്ടായിരുന്നു. ത്രികോണങ്ങളുടെ രൂപത്തില്‍ കമ്പിവാര്‍പ്പുകള്‍ ചേര്‍ത്താണ് ഇവ നിർമിച്ചത്. 1950-കള്‍ക്കുശേഷം ലോകമെമ്പാടുമായി കെട്ടിടമാതൃക ഈ ഏറെ അനുകരിക്കപ്പെടുകയുണ്ടായി.

ബക്കിബാളുകൾ 
എന്താണ് കാർബൺ കൊണ്ടുള്ള ഈ മാന്ത്രികഗോളങ്ങൾ? പെന്‍സില്‍മുന മുതല്‍ വജ്രംവരെയുളള കാര്‍ബണിന്റെ പ്രതിരൂപങ്ങളിൽ ഒന്നുതന്നെയാണതും.  60 കാര്‍ബണ്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ മാത്രം ചേർന്നുണ്ടാവുന്നു എന്ന പ്രത്യേകത മാത്രമേയുള്ളൂ. അടിസ്ഥാനഘടകം കാര്‍ബണാണെങ്കിലും സ്വഭാവഘടനയില്‍ പരസ്‌പരബന്ധമില്ലാത്തതിനാൽ ഇവ ഒരുതരം 
അലോട്രോപ്പുകള്‍ (Allotropes) ആണ്. ഒരു സാധാരണ  മെഴുകുതിരിനാളത്തില്‍ നിന്നുള്ള കരി ഒരു പേപ്പറിൽ പിടിപ്പിച്ചാൽ അതിൽ പോലും  ബക്കിബാളുകൾ ഉണ്ടാവും. 

ബക്കിബാളുകൾ  പക്ഷേ കെട്ടിടമാതൃകകൾ അല്ല! 
ബക്‌മിന്‍സ്‌റ്റര്‍ ഫുള്ളര്‍ നിർമ്മിച്ച കെട്ടിടമാതൃകയിൽ നിന്നും പേര് സ്വീകരിക്കുന്നു എങ്കിലും ആ കെട്ടിടമാതൃകയുടെ അതേ രൂപത്തിലുള്ളതല്ല 'ബക്കിബാൾ' എന്ന ബക്‌മിന്‍സ്‌റ്റര്‍ ഫുള്ളറീന്‍' തന്മാത്ര. ഗോളാകൃതി ആണെങ്കിലും തൃകോണങ്ങളല്ല ഇതില്‍ കണ്ണിചേര്‍ന്നിട്ടുള്ളത്‌. ഷഡ്‌ഭുജങ്ങളും പഞ്ചഭുജങ്ങളുമാണവ. ഒരു കാര്‍ബണ്‍ സാധാരണയായി മറ്റ്‌ നാല്‌ കാര്‍ബണ്‍ ആറ്റങ്ങളുമായാണല്ലോ ബന്ധം സ്ഥാപിക്കുക. എന്നാല്‍, 'ബക്കിബാളു'കളിൽ അങ്ങനെയല്ല. നാലിനുപകരം മൂന്നു കാർബണുമായി  കൈകോര്‍ത്തശേഷം ഒരു കൈ സ്വതന്ത്രമാക്കുന്നു. ഇതുകൊണ്ട് വീണ്ടും 'കൈപിടിച്ചാണ് പഞ്ചഭുജങ്ങളും ഷഡ്‌ഭുജങ്ങളും സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത്. 
ഇതിന്റെ വലയരൂപമാണ്‌ ത്രിമാനതലത്തില്‍ `ബക്കിബാള്‍' ആയി മാറുന്നത്‌.

Reference

Hargittai, I. Forty years of the discovery of buckminsterfullerene. Structural Chemistry 36, 779–782 (2025). https://doi.org/10.1007/s11224-025-02471-0

Kroto, H., Heath, J., O’Brien, S. et al. C60: Buckminsterfullerene. Nature 318, 162–163 (1985). https://doi.org/10.1038/318162a0