Science Tech Internal Security / विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी तथा आंतरिक सुरक्षा

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Nanotechnology

Q 2020, Nanotechnology

With reference to the carbon nanotubes, consider the following statement: 1. They can be used as the carriers of drugs and antigens in the human body. 2. They can be made into artificial blood capillaries for an injured part of human body. 3. They can be used in biochemical sensors. 4. Carbon nanotubes are biodegradable. Which of the statements given above are correct?

कार्बन नैनोट्यूबों के संदर्भ में, निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. इनको मानव शरीर में औषधियों और प्रतिजनों के वाहकों के रूप में प्रयुक्त किया जा सकता है। 2. इनको मानव शरीर के क्षतिग्रस्त भाग के लिए कृत्रिम रक्त केशिकाओं के रूप में बनाया जा सकता है। 3. इनका जैव-रासायनिक संवेदकों में उपयोग किया जा सकता है। 4. कार्बन नैनोट्यूब जैव-निम्नीकरणीय (biodegradable) होती हैं। उपर्युक्त कथनों में से कौन-से सही हैं?

Carbon nanotubes

A carbon nanotube (CNT) is a tube made of carbon with diameters typically measured in nanometres.

Carbon nanotubes can exhibit remarkable electrical conductivity, while others are semiconductors. They also have exceptional tensile strength and thermal conductivity because of their nanostructure and strength of the bonds between carbon atoms. In addition, they can be chemically modified. These properties are expected to be valuable in many areas of technology, such as electronics, optics, composite materials (replacing or complementing carbon fibers), nanotechnology, and other applications of materials science.

The surface of carbon nanotubes can be chemically modified by coating spinel nanoparticles by hydrothermal synthesis and can be used for water oxidation purposes.

Use of Carbon nanotubes as artificial blood capillaries can lead to blood clotting and hence is unsafe and not done.

NASA has successfully demonstrated a miniaturized electronics technology with extremely high sensitivity for in-vitro detecting specific biomarker signatures, which is based on incorporating embedded vertically aligned carbon nanotubes as nano electrode arrays in diagnostics devices.

It has been demonstrated that functionalised carbon nanotubes can be degraded by oxidative enzymes. Multiple types of microbes including bacteria and fungi have the ability to degrade carbon nanotubes (CNTs), graphene (GRA), and their derivatives.

A primary obstacle for applications of carbon nanotubes has been their cost.

कार्बन नैनोट्यूब्स

एक कार्बन नैनोट्यूब (CNT) कार्बन से बना एक ट्यूब होता है जिसकी व्यास आमतौर पर नैनोमीटर में मापी जाती है।

कार्बन नैनोट्यूब्स असाधारण विद्युत चालकता प्रदर्शित कर सकते हैं, जबकि अन्य अर्धचालक होते हैं। उनके नैनोसंरचना और कार्बन परमाणुओं के बीच बंधनों की मजबूती के कारण उनमें असाधारण तन्यता शक्ति और तापीय चालकता होती है। इसके अलावा, उन्हें रासायनिक रूप से संशोधित किया जा सकता है। इन गुणों को प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों में मूल्यवान माना जाता है, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टिक्स, मिश्रित सामग्री (कार्बन फाइबर्स को बदलने या पूरक करने के लिए), नैनोप्रौद्योगिकी, और सामग्री विज्ञान के अन्य अनुप्रयोग।

कार्बन नैनोट्यूब्स की सतह को हाइड्रोथर्मल संश्लेषण द्वारा स्पिनल नैनोपार्टिकल्स (spinel nanoparticles) कोटिंग करके रासायनिक रूप से संशोधित किया जा सकता है और इसे जल ऑक्सीकरण उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जा सकता है।

कार्बन नैनोट्यूब्स का उपयोग कृत्रिम रक्त केशिकाओं (artificial blood capillaries) के रूप में रक्त के थक्के का कारण बन सकता है और इसलिए यह असुरक्षित है और नहीं किया जाता है।

नासा ने एक मिनिएचराइज्ड इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया है जिसमें विशिष्ट बायोमार्कर हस्ताक्षरों का इन-विट्रो (in-vitro) पता लगाने के लिए अत्यधिक उच्च संवेदनशीलता है, जो डायग्नोस्टिक्स उपकरणों में नैनो इलेक्ट्रोड एरेज़ (nano electrode arrays) के रूप में एम्बेडेड वर्टिकली अलाइन्ड कार्बन नैनोट्यूब्स को शामिल करने पर आधारित है।

यह प्रदर्शित किया गया है कि कार्यात्मक कार्बन नैनोट्यूब्स को ऑक्सीडेटिव एंजाइम्स (oxidative enzymes) द्वारा विघटित किया जा सकता है। कई प्रकार के सूक्ष्मजीव, जिनमें बैक्टीरिया और फंगी शामिल हैं, कार्बन नैनोट्यूब्स (CNTs), ग्राफीन (GRA), और उनके व्युत्पन्न को विघटित करने की क्षमता रखते हैं।

कार्बन नैनोट्यूब्स के अनुप्रयोगों के लिए एक प्रमुख बाधा उनकी लागत रही है।

<ul><li> 
एक कार्बन नैनोट्यूब (CNT) कार्बन से बना एक ट्यूब होता है जिसकी व्यास आमतौर पर नैनोमीटर में मापी जाती है।</li></ul>

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कार्बन नैनोट्यूब्स असाधारण विद्युत चालकता प्रदर्शित कर सकते हैं, जबकि अन्य अर्धचालक होते हैं। उनके नैनोसंरचना और कार्बन परमाणुओं के बीच बंधनों की मजबूती के कारण उनमें असाधारण तन्यता शक्ति और तापीय चालकता होती है। इसके अलावा, उन्हें रासायनिक रूप से संशोधित किया जा सकता है। इन गुणों को प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों में मूल्यवान माना जाता है, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टिक्स, मिश्रित सामग्री (कार्बन फाइबर्स को बदलने या पूरक करने के लिए), नैनोप्रौद्योगिकी, और सामग्री विज्ञान के अन्य अनुप्रयोग।</li></ul>

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कार्बन नैनोट्यूब्स की सतह को हाइड्रोथर्मल संश्लेषण द्वारा स्पिनल नैनोपार्टिकल्स (spinel nanoparticles) कोटिंग करके रासायनिक रूप से संशोधित किया जा सकता है और इसे जल ऑक्सीकरण उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जा सकता है।</li></ul>

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कार्बन नैनोट्यूब्स का उपयोग कृत्रिम रक्त केशिकाओं (artificial blood capillaries) के रूप में रक्त के थक्के का कारण बन सकता है और इसलिए यह असुरक्षित है और नहीं किया जाता है।</li></ul>

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नासा ने एक मिनिएचराइज्ड इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया है जिसमें विशिष्ट बायोमार्कर हस्ताक्षरों का इन-विट्रो (in-vitro) पता लगाने के लिए अत्यधिक उच्च संवेदनशीलता है, जो डायग्नोस्टिक्स उपकरणों में नैनो इलेक्ट्रोड एरेज़ (nano electrode arrays) के रूप में एम्बेडेड वर्टिकली अलाइन्ड कार्बन नैनोट्यूब्स को शामिल करने पर आधारित है।</li></ul>

<ul><li> 
यह प्रदर्शित किया गया है कि कार्यात्मक कार्बन नैनोट्यूब्स को ऑक्सीडेटिव एंजाइम्स (oxidative enzymes) द्वारा विघटित किया जा सकता है। कई प्रकार के सूक्ष्मजीव, जिनमें बैक्टीरिया और फंगी शामिल हैं, कार्बन नैनोट्यूब्स (CNTs), ग्राफीन (GRA), और उनके व्युत्पन्न को विघटित करने की क्षमता रखते हैं।</li></ul>

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कार्बन नैनोट्यूब्स के अनुप्रयोगों के लिए एक प्रमुख बाधा उनकी लागत रही है।</li></ul>

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