அணுவிலிருந்து அறிவியந்திரம் வரை - பகுதி 4: போதையில் ஒரு பொத்தான்!!

கடந்த அத்தியாயத்தில் போதையில் இருக்கும் p-n வகை குறைக்கடத்திகள் எப்படி ஒருவழிப் பாதை மின்னோட்டத்தை சாத்தியப் படுத்துகிறது என்று பார்த்தோம். கடந்த அத்தியாயத்தில் பார்த்த சிதைவுப்பகுதியில் ஒரு முக்கியமான கவனிக்க வேண்டிய விடயம் என்னவென்றால், n-பக்கம் இருக்கும் சிதைவுப்பகுதியினால் ஓட்டைகளை கடத்த முடியாது. அதேபோல p-பக்கம் இருக்கும் சிதைவுப்பகுதியினால் எலக்ட்ராங்களை கடத்த முடியாது.

இப்போது இதே குறைக்கடத்திகளை n-p-n  என்ற வரிசையில் ஒட்டிவைத்து ஒரு திரிதடையத்தை உருவாக்கினால்?  ஒரு மாற்றத்திற்கு இந்த இடையில் இருக்கும் p- வகை குறைக்கடத்தியை மட்டும் சற்று சிறியதாக வைத்துக்கொண்டால் எப்படி இருக்கும்? இந்த திரிதடையத்திற்கு ஆங்கிலத்தில் ட்ரான்ஸிஸ்டர்(transistor) என்று பெயர்.

மேல உள்ள படம் திரிதடையத்தில் இருக்கும் சிதைவுப்பகுதியை காட்டுகிறது. இப்போது இடது புறம் இருக்கும் n-வகை குறைகடத்தியை நெகட்டிவ் கரண்ட்டுக்கும், வலது புறம் இருக்கும் n-வகை குறைகடத்தியை பாசிட்டிவ் கரண்ட்டுக்கும் கொடுத்தால் என்னவாகும்?

இடது புறம் அளவுக்கு அதிகமான எலெக்ட்ரான்கள் உள்ளே புகுந்து கொண்டு இருக்கிறது. இடது புறம் n-p எல்லையில் இருக்கும் n-புறமாக இருக்கும் சிதைவுப்பகுதிக்கு எலக்ட்ரான்கள் செலுத்தப்படும் போது என்ன நடக்கிறது? இம்முறை ஒன்று சேர ஓட்டைகளை தருவதற்கு p-வகை கடத்திக்கு பாசிட்டிவ் கரண்ட் கொடுக்கப்படவில்லை. ஆகவே p-புறமாக இருக்கும் சிதைவுப்பகுதி சிதையாமல் இருக்கிறது. p-புறம் இருக்கும் சிதைவுப்பகுதி ஓட்டைகளை மட்டும் கடத்துவதால், n-பக்கமாக இருக்கும் எலக்ட்ரான்கள் p-பக்கமாக செல்ல முடிவதில்லை.

இடதுபுறம் np-எல்லையில், n-பக்கமாக சிதைவுப்பகுதி சிதைந்து விட்டது. வலது புற pn- எல்லையில் என்ன நடந்து கொண்டிருக்கிறது? வலது பக்கமாக இருக்கும் பாசிட்டிவ் சார்ஜ், ஓட்டைகளை உள்ளே செலுத்துகிறது.   சோம்பேறித்தனத்திற்கு ஏங்கிக்கொண்டிருக்கும் பாஸ்பரஸ் அணுக்கள் தங்கள் எலக்ட்ரான்களை, இந்த ஓட்டைகளுக்கு தாரை வார்க்கின்றன. ஆக n-புறமாக இருக்கும் சிதைவுப்பகுதி வளர்ந்து விடுகிறது.

மேலே கொடுக்கப்பட்ட படம், மின்தடை ஏற்படுத்தப்பட்ட ஒரு npn-குறைக்கடத்திகளின் சிதைவுப்பகுதி அமைப்பு! இப்போது ஏற்பட்டிருக்கும் மின்தடையை எப்படிப் போக்குவது? எப்படி இடப்பக்கம் இருந்து வலப்பக்கம் எதிர் மின்னிகளை கடத்துவது?

இடையில் இருக்கும் p-வகை குறைக்கடத்திக்கு கொஞ்சம் பாசிட்டிவ் கரண்ட் கொடுத்தால் என்னவாகும்? முதலில் p-குறைக்கடத்திக்கு இரண்டு புறமும் இருக்கும் சிதைவுப்பகுதி காணாமல் போகும். அடுத்து, இடது புறம் வந்து விழுந்து கொண்டு இருக்கும் எலக்ட்ரான்கள் p-பகுதியில் வந்து விழும் ப்ரோட்டான்களோடு கலந்து np- பகுதியில் மின்னோட்டத்தை ஏற்படுத்துகிறது. ஆனால் இடதுபுறம் இருக்கும் n-பகுதி p-பகுதியை விட பெரியது. ஆகவே p - பகுதி கொடுக்கும் ப்ரோட்டான்களை விட n-பகுதியில் இருந்து வரும் எலெக்ட்ரான்கள் அதிகமாக இருக்கிறது. இப்பொழுது இடது புறமாக இருக்கும் சிதைவுப்பகுதி முற்றாக சிதைந்து விட்டது. இடது புறத்தில் இருந்து வந்த எலக்ட்ரான்கள், தங்களைத் தடுக்க சிதைவுப்பகுதி இல்லாததால், p- பகுதியையும் நிரப்புகிறது. p-பகுதி நிரம்பியவுடன் எலக்ட்ராங்கள் வேறு எங்கே செல்ல முடியும்? வலதுபுறம் இருக்கும் n-பகுதிக்கு சென்று மின்னோட்டத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

மேலே இருக்கும் படம் p-குறைக்கடத்திக்கு பாசிட்டிவ் கரண்ட் கொடுத்தவுடன் எப்படி இடப்புறம் இருந்து வலப்புறமாக மின்னோட்டம் ஏற்படுகிறது என்பதை விவரிக்கிறது. p-குறைக்கடத்திக்கு பாசிட்டிவ் கரண்ட் கொடுத்தால் மின்னோட்டம் ஏற்ப்படுகிறது, இல்லையேல் மின்தடை ஏற்படுகிறது. ஒரு விளக்கிற்கான மின் சுவிட்ச், ஆப் செய்யும் போது மின்தடையை ஏற்படுத்தி விளக்கை அணைக்கிறது. பொத்தானை அழுத்தியவுடன் மின்னோட்டம் ஏற்பட்டு விளக்கு எரிகிறது. இங்கே pக்கு கொடுக்கப்படும் கரண்டானது மின்னோட்டம் ஏற்பட வழிவகை செய்யும் பொத்தானைப் போன்றது. ஒரு கணிப்பொறி என்பது இதுபோன்ற போதையில் இருக்கும் கோடிக்கணக்கான பொத்தான்களால் ஆனது.

ஐபோனில் இருக்கும் மையச்செயலி(CPU) ஒரு சென்டிமீட்டர் நீளமும் ஒரு சென்டிமீட்டர் அகலமும் கொண்டது.  அதாவது அதன் நீள அகலங்கள் உங்கள் விரலின் நீளத்தில் பத்தில் ஒரு பங்கு. எத்தனை சிரியதல்லவா? அத்தனை சிறிய மையச்செயலியில்(CPU) மொத்தம் எத்தனை திரிதடையங்கள்? கிட்டதட்ட இருநூறு கோடி!!

அணுவிலிருந்து அறிவியந்திரம் வரை - பகுதி 4 : போதை தரும் ஒருவழிப் பாதை!!

N-டைப் செமி கண்டக்டர்கள் எலெக்ட்ரானை  கடத்துவதும், P-டைப் செமி கண்டக்டர்கள் ஓட்டைகளை கடத்துவதுமே அந்த அணுக்களின் சோம்பறித்தனத்திற்கு அடித்தளமாய் இருக்கிறது என்பதை சென்ற தொடரில் பார்த்தோம். ஒரு p -வகை குறை கடத்தியையும், n-வகை குறை கடத்தியையும் ஓட்ட வைத்தால் என்னவாகும். இரண்டு கடத்திகளில் இருக்கும் அணுக்களின் நோக்கம் என்ன? சோம்பேறித்தனம்! அதற்க்கு தடையாய் இருப்பது? p-வகை அணுக்களுக்கு ஒரு எலெக்ட்ரான் பற்றவில்லை. N - வகை அணுக்களுக்கு ஒரு எலெக்ட்ரான் அதிகமாக இருக்கிறது. ஒருவருக்கு ஒன்று தேவை, மற்றவருக்கு ஒன்றை இழக்க வேண்டி இருக்கிறது. இருவரையும் ஒட்டவைத்த உடன் என்ன நடக்கிறது, இழக்கத் துடிப்பவர் அடையத் துடிப்பவருக்கு வாரி வழங்குகிறார்.

அந்த ஒட்டிய கோட்டிற்கு அருகில் இருக்கும் எலக்ட்ரான்களும் ஓட்டைகளும் ஒன்றிணைந்து விடுகின்றன. கோட்டுக்கு அருகில் இருக்கும் அணுக்கள் சோம்பேறியாகிவிட்டால் கடத்தல் நின்று விடுகிறது. அதனால் கோட்டில் இருந்து விலகிச் செல்ல செல்ல, அங்கே இருக்கும் அணுக்கள் தங்களுக்கு வேண்டிய எலெக்ட்ரான்களை அடைவதற்க்கோ அல்லது இழப்பதற்க்கோ, இந்த சோம்பேறிகளை தாண்டிச் செல்ல வேண்டி இருப்பதால், ஒட்டிய கோட்டில் இருந்து விலகி இருக்கும் அணுக்களுக்கு தங்கள் வாழ்வின் குறிக்கோளை அடைய முடியாமல் தவிக்கின்றன. ஆக இந்த கோட்டை சுற்றி மின் தடுப்பு ஆகி விட்டது.

மேலே இருக்கும் படத்தில் ஒட்டிய கோட்டுக்கு இரண்டு புறமும் இருக்கும் இடைவெளிதான் சோம்பேறிகளால் உருவான வேலி. இந்த வேலிக்கு பெயர் சிதைவுப் பகுதி அல்லது depletion region. இந்தப் பெயருக்கு காரணம், இந்த வேலிக்கு  அருகில் இருக்கும் ஊர் சுற்றும் துரைகள் எல்லாம் சிதைந்து போய்விட்டனரே!!

இப்போது இதில் வெளியே இருந்து மின் அழுத்தம், அதாவது பாசிட்டிவ் கரண்ட் ஓட்டைகள் நிறைந்த p-வகை அரைக்கடத்திக்கு கொடுக்கப்படும் போது, தேவைக்கு அதிகமான ஓட்டைகள் உருவாகி, செல்ல வேறு இடம் இல்லாமல் சிதைவுப்பகுதியை நோக்கி ஓட்டைகள் நகருகின்றன. அதே போல n-வகை அரைக்கடத்திக்கு நெகடிவ் கரண்ட் கொடுக்கும் பொழுது அதிகமான எலெக்ட்ரான்கள் உருவாகி செல்ல வேறு இடம் இல்லாமல் சிதைவுப்பகுதியை நோக்கி செல்கின்றன. இருபுறமும் எலெக்ட்ரான்களும், ஓட்டைகளும் சிந்துவதால், இந்த சிதைவுப் பகுதி மெல்ல மெல்ல சுருங்கி, காணமால் போய், எலக்ட்ராங்களும் ஓட்டைகளும் சந்திக்க வழி வகுக்கிறது.

மேலே இருக்கும் படத்தில் சரியான திசையில் செலுத்திய மின்சாரம், சிதைவுப் பகுதியை சிதைத்து மின்னோட்டம் நடைபெறுகிறது.

இதுவே நெகடிவ் கரண்ட்டை p -வகை அரைக்கடத்திக்கும், பாசிட்டிவ் கரண்டை n-வகை அரைக்கடைத்திக்கும் மாற்றிக்கொடுக்கும் போது என்ன நடக்கிறது? எலெக்ட்ராங்கள் p -வகை அரைக்கடத்திக்கு சென்று அங்கே இருக்கும் ஓட்டைகளை எல்லாம் சிதைக்கிறது. ஓட்டைகள் எல்லாம் n - வகை அரைக்கடத்திக்கு சென்று எலெக்ட்ரோன்களை எல்லாம் சிதைக்கிறது. கடந்த முறை சுருங்கிய சிதைவுப்பகுதி, இம்முறை பெரிதாகிறது. இம்முறை சிதைவுப் பகுதியைத் தாண்டி, எலெக்ட்ராங்களும் ஓட்டைகளும் சந்திக்க முடியாமல் மின்தடை ஏற்படுகிறது.

மேலே இருக்கும்  படம், தவறான திசையில் கொடுக்கப்பட்ட மின்சாரம் சிதைவுப் பகுதியை

ஆக இங்கே, மின்சாரம் ஒரு வழியில் மட்டுமே செல்லும், பாசிடிவையும் நெகட்டிவையும் மாற்றிக் கொடுத்தால், மின்தடை ஏற்பட்டு மின்சாரம் கடத்தப்படுவதில்லை.

ஒரு சாதாரண உலோகக்கடத்தி பாசிடிவையும் நெகட்டிவையும் எந்தப்பக்கம் கொடுத்தாலும் கடத்திச் செல்லும். ஆனால், இந்த போதை ஏற்றிய இரண்டு நண்பர்களும் இணைந்த PN-டையோடானது, ஒரே ஒரு வழிப்பாதையில் மட்டுமே மின்சாரத்தை கடத்துகிறது.

இந்த ஒற்றை வழிப்பாதை கடத்திதான் மின்ணணு உலகில் நடந்த மிகப்பெரிய புரட்சியாகும். இது ஏற்ப்படுத்திய புரட்சியை வரும் பதிவுகளில்  பார்ப்போம்.

அணுவிலிருந்து அறிவியந்திரம் வரை - பகுதி 3 : அணுக்களின் கடத்தலும் போதையும்!

சரிவர கவனிக்காத சில குழந்தைகள் எப்படி ஊர் சுற்றிக்கொண்டு இருப்பார்களோ, அதே போலத்தான் சில எலெக்ட்ரான்களும் ஊர் சுற்றுபவர்களாக மாறி விடுகின்றன. சென்ற முறை இரண்டு அணுப்பிணைப்புக்களைப் பார்த்தோம், இம்முறை உலோகப் பிணைப்பை பார்க்கலாம்.

  உலோகங்களில் உள்ள அணு மையமானது பெற்றோர் போன்றது, அருகில் இருக்கும் எலக்ட்ரான்களை அனுசரணையாக வைத்துக்கொண்டு, தொலைவில் உள்ளவற்றை கண்டுகொள்ளவதில்லை. கண்டுகொள்ளப்படாமல் இருக்கும் எலெக்ட்ரோன்கள் ஊர் சுற்றுபவர்களாக சுற்றித்திருந்து கொண்டு இருக்கும். இப்படி ஊர் சுற்றும்  எலெக்ட்ரான்கள், வெளிப்புற அழுத்தங்களினால் கடத்தலில் ஈடுபடுகிறது. இவை இரண்டைக் கடத்துகிறது, ஒன்று மின்சாரம் மற்றது வெப்பம். நம்முடையுது கவனம் மின்சாரத்தில். வெளியில் இருந்து எலெக்ட்ராங்கள் உள்ளே அனுப்பப்படும் பொழுது, உள்ளே சுற்றிக்கொண்டு இருக்கும்  எலெக்ட்ரோன்கள் வெளியேற்றப் படுகிறார்கள். இப்படி வெளியாகும் ஊரு சுற்றுபவர்களின் அளவுதான் மின்னோட்டம் அல்லது கரண்ட். இப்படி வெளியில் இருந்து கொடுக்கப்படும் அழுத்தத்திற்குப் பெயர்தான் மின்னழுத்தம் அல்லது வோல்ட்டேஜ். மின்னோட்டம் ஏற்பட போதிய மின்னழுத்தம் தேவை. அனால் மின்னழுத்தம் போதிய அளவு இல்லாவிட்டால் மின்னோட்டம் இல்லை. அணுக்கருவின் அனுசரணை எவ்வளவு அதிகமாக உள்ளதோ, அந்த அளவு எலக்ட்ரான்களின் ஊர் சுற்றுதலுக்கு தடை ஏற்படுகிறது. அதாவது மின்கடத்துவது சிரமமாகிறது. இந்த அணுக்கருவின் அனுசரணைதான் மின்தடை அல்லது resistance  என்று சொல்லப்படுகிறது.

இந்த கடத்தும் மூலக்கூறுகள், கடத்தா மூலக்கூறுகளை மத்தியில் மற்றொன்று அரை குறை கடத்திகள்(செமிகண்டக்டர்). பொதுவாக இவை கடத்தும் வேலைக்கு செல்வதில்லை. ஆனால் வேறு சில அணுக்களை கலந்து போதை(doping) ஏற்றி விட்டாலோ, அல்லது வெளிப்புற அழுத்தம் அதிகமானாலோ கடத்தல்  வேலை ஆரம்பமாகிவிடும். இந்த போதை ஏற்றும் முறையில் நடக்கும் கடத்தல் தான், இன்றைய கணிப்பொறிகளிலும்  ஏனைய மின்னணு சாதனங்களிலும் விரவிக்கிரடக்கிறது.

சிலிக்கான் பிரிசித்தி பெற்ற அரை குறைக் கடத்தி. இந்த சிலிகானுக்கு மொத்தம் நான்கு கடைசி வட்ட எலக்ட்ரான்கள். ஒரு சிலிக்கான் நான்கு மற்ற சிலிக்கான் அணுக்களோடு சேர்ந்து கோவலன்ட் இணைப்பில் ஈடுபட்டு, மந்த நிலையை அடைகிறது. இந்த நிலையில் கடத்துவதற்கு ஊர் சுற்றும் எலக்ட்ரான்கள் இல்லை. ஆகவே வெளிச்சுற்றில் ஐந்து எலக்ட்ரான்களை கொண்ட பாஸ்பரஸ் அணுக்களை சிறிது கலந்து விட்டால், நான்கு சிலிக்கான் அணுக்களோடு சேர்ந்து, கோவலன்ட் நிலையில் இந்த பாஸ்பரஸ் ஒன்பது எலக்ட்ரான்களை தனது வெளிச் சுற்றில் கொள்கிறது. பாஸ்பரஸ் அணு மந்த நிலையை அடைய, ஒரு எலெக்ட்ரானை இழக்க வேண்டி இருக்கிறது. ஆகவே, அந்த இழக்க வேண்டிய எலெக்ட்ரானை ஊர் சுற்ற அனுப்பி விடுகிறது. மின் அழுத்தம் கொடுத்தவுடன் போதை ஏற்றப்பட்ட அரைகுறை கடத்தி கடத்த ஆரம்பிக்கறது. இதுதான், N - டைப் செமி கண்டக்டர் எனப்படுகிறது.

இதுவே பாஸ்பரஸுக்கு பதில் போரானைக் கலந்தால் என்னவாகும்? போரான் மூன்று எலக்ட்ரான்களை இறுதிச் சுற்றில் வைத்துள்ளது. ஆகவே அது நான்கு சிலிக்கான் அணுக்களோடு சேரும் போது, வெளிச்சுற்றில் ஏழு எலக்ட்ரான் மட்டுமே உள்ளது.  வெளிச்சுற்றில் ஏழு மட்டும் இருந்தால், போரான் மந்த நிலை எய்த இன்னும் ஒரு எலெக்ட்ரான் தேவைப்படுகிறது. ஊர் சுற்றிக்கொண்டிருக்கும் எலக்ட்ரானை ஏற்றுக்கொள்கிறேன் என்று ஏங்குகிறது. இந்த ஒரு எலெக்ட்ரான் பற்றாக்குறை ஓட்டை அல்லது hole  எனப்படுகிறது. வெளியே இருந்து மின் அழுத்தம் கொடுக்கப்படும் பொழுது, எலெக்ட்ரான் நகராமல் ஓட்டை நகர்கிறது. இப்படி நகரும் ஓட்டைகளைக் கொண்ட  மூலக்கூறு தான் P -டைப் செமிகண்டக்டர்.

நாம் காணும் மின்னணு சாதனங்கள் எல்லாம் இப்படி போதை ஏற்றப்பட்ட அரை குறை கடத்திகள் தான். இன்றைய உலகில் மின்னணு சாதனங்கள் மக்களின் வாழ்வில் ஏற்படுத்திய மாற்றங்கள் அசாதாரணமானவை. எலெக்ட்ரான்களின் கடத்தலும் போதையும் குற்றத்திற்கு அப்பாற்பட்டவை!!

அணுவிலிருந்து அறிவியந்திரம் வரை - பகுதி 2: அணுக்களின் சோம்பேறித்தனம்!

நான் பணிபுரிந்த முதல் நிறுவனத்தின் மேலாளர் கூறிய பொன்மொழிகள், "ஓவ்வொரு மனிதனின் இறுதி இலக்கும் சோம்பேறியாய் இருப்பதே". வெகுநாள் இது ஒரு அபத்தம் என்றே நினைத்திருந்தேன், ஆனால் அணுக்களின் தன்மை என்னை யோசிக்க வைத்தது. ஆம் ஒவ்வொரு அணுக்களின் இலக்கும் சோம்பேறியாய் இருப்பதுதான். அணுக்களின் சோம்பேறித்தனத்தை குறித்து பார்க்கலாமா?

சென்ற பகுதியில் கூறுகளைப் பற்றி பார்த்தோம். இப்பகுதியில், கூறுகளை உருவாக்கி இருக்கும் அணுக்களைப்  பார்ப்போம். அணுக்களில் இருக்கும் மூன்றில் இரண்டு கூறுகளான நியூட்ரான்களும் ப்ரோட்டான்களும் அணுக்களின் மையப்பகுதியான அணுக்கருவில் (nucleus) இருக்கும். புதிதாக திருமணமான மனைவியை சுற்றி வரும் கணவனைப் போல, எலக்ட்ரான்கள் அணுக்கருவை எப்போதும் ஒரு வட்ட வடிவில் சுற்றிக்கொண்டே இருக்கும். முதல் சுற்றில் இரண்டு எலக்ட்ரான்களும் இரண்டாவது சுற்றில் எட்டு, மூன்றாவது சுற்றில் பதினெட்டு என்கிற கணக்கில் போய்க் கொண்டேயிருக்கும். எந்த வட்டத்தில் எத்தனை எலக்ட்ரான்கள் இருக்க வேண்டும் என்பது சூத்திரமாய், 2(n^2) என்பதாகும்.  

மேலே படத்தில் இருப்பது ஹீலியம் அணு. இதற்க்கு எல்லாமே இரண்டு தான், இரண்டு எலக்ட்ரான்கள், இரண்டு ப்ரோட்டான்கள், இரண்டு நியூட்ரான்கள்.

 இறுதிச் சுற்றில் சுற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை எட்டாக இருக்கும் அணுக்கள் சோம்பேறியானவை. இந்த அணுக்கள் வேறு எந்த அணுக்களோடும் இணைந்து மூலக்கூறுகளை உருவாக்குவதில்லை. எப்போதும் சும்மாவே ஒரு மந்த நிலையில் இருக்கும் வரம். உதாரணத்திற்கு நியான்னின் மொத்த எலெக்ட்ரான்கள் பத்து, உள் சுற்றில் இரண்டு, வெளி சுற்றில் எட்டு. மொத்தம் பத்து. வெளி சுற்றில் எட்டு இருப்பதனால், நியான் ஒரு மந்த வாயு(inert gas).

 எல்லா மனிதர்களும் சுறுசுறுப்பானவர்களைப் பார்த்து ஏங்குகிறார்கள். அவர்களைப் போல செயல்படத் துடிக்கிறார்கள். ஆனால் அணுக்களோ, சோம்பேறிகளைப் பார்த்து ஏங்குகின்றன சோம்பேறியாய் இருப்பதற்கு துடிக்கின்றன. என்ன செய்வது அவற்றுக்கு எல்லாம் இறுதிச் சுற்றில் எட்டு எலெக்ட்ரான்களுக்கு சில கூடுதலாகவோ அல்லது குறைவாகவோ இருக்கும் பிரச்சினை. எப்படியாவது எட்டு எலெக்ட்ரான்களைப் பெற்று விடத் துடிக்கின்றன! இந்த சோம்பேறித்தனத்தை பல விதங்களில் அடைகின்றன.

இதற்கு இரண்டு பெரும்பான்மையான வழிகளைப் பின்பற்றுகின்றன. இது தொழில் செய்யும் முறை போல, உங்களிடம் இருக்கும் பொருட்கள் வேறு ஒருவருக்கு தேவைப்படும், அவரின் பணம் உங்களுக்குத் தேவைப்படும். அவரின் பணத்தைப் பெற்று உங்கள் பொருளைத் தருவது போலத்தான். உங்களின் இருவருக்கும் உள்ள இணைப்புதான் ஐயானிக் இணைப்பு. அது போலவே, என்னிடம் வெளிச்சுற்றில் பத்து எலெக்ட்ரான்கள் இருந்தால், இரண்டை, இரண்டு பற்றாமல் இருக்கும் அணுக்களுக்கு கொடுத்து விடுவது. உதாரணத்திற்கு நாம் பயன்படுத்தும் உப்பு, NaCl அல்லது சோடியம் க்ளோரைட். சோடியத்திற்கு வெளிச்சுற்றில் ஒன்பது எலெக்ட்ரான்கள் உள்ளது. க்ளோரைடுக்கு ஏழு.சோடியத்திற்கு ஒன்றை இழக்க வேண்டி இருக்கிறது. க்ளோரைட் ஒன்றைப் பெற வேண்டி இருக்கிறது. சோடியம் ஒன்றை க்ளோரைடுக்கு கொடுத்து, சோடியமும் க்ளோட்ரைடும் இணைந்து இணைந்து சோம்பேறியாகிவிட்டது.

அடுத்த வழி கோவலன்ட் பிணைப்பு, இது நண்பர்கள் போன்றது. ஒருவரிடம் இருசக்கர வாகனம் இருக்கும், மற்றவரிடம் எரிபொருள் போட காசு இருக்கும். இருவரும் பகிர்ந்து கொள்வது கோவலன்ட். உதாரணத்திற்கு ஆக்சிஜன் மூலக்கூறு. ஆக்சிஜன் அனுதானே, பிறகு எப்படி மூலக்கூறு? ஆக்சிஜனில் வெளிச்சுற்றில் இருப்பது 6 எலெக்ட்ரோன்கள். சோம்பேறியாக இரண்டு தேவை. இரண்டு ஆக்சிஜன் அணுக்கள் இணைந்து, ஆளுக்கு இரண்டு எலக்ட்ரான்களை பகிர்ந்து சோம்பேறியாகின்றன. அதனால் தான், ஆக்சிஜன் எப்போதும் O2 ஆக இருக்கிறது.

மேலே இருப்பது தான் O2. ஆளுக்கு இரண்டு எலெக்ட்ரோன்கள்.

இப்போது உங்களுக்கான கேள்வி, கோவலன்ட் இணைப்பு வலுவானதா இல்லை ஐயானிக் இணைப்பு வலுவானதா? நண்பர்களுக்குள் இருக்கும் நட்பு நீண்டு இருந்தாலும், அணுக்கள் என்னமோ கொடுக்கல் வாங்கலையே விரும்புகிறது.

ஆனால் இதை சோம்பேறித்தனம் என்று சொல்வதை விட, அணுக்கள் சம நிலையை எய்த முயற்சிக்கின்றன என்று சொல்வதே சரி. மனிதனும் அதே போலத்தான், ஒரு சமநிலையைத் தான் பெரும்பாலும் தனது இலக்காக வைத்தது செயல்படுகிறான். அந்த சமநிலையை அடைந்தவுடன், அமைதியாகிறான் அல்லது சோம்பி விடுகிறான். அணுக்கள் உணர்த்தும் பாடம், நம் வாழ்வில் அடைய வேண்டிய பெரும் குறிக்கோளுக்கு உழைக்காமல் தடுப்பது சமநிலை என்னும் சோம்பேறித்தனமே!

அணுவிலிருந்து அறிவியந்திரம் வரை! - பகுதி 1 : மூலக்கூறுகள்!

நாம்  ஒரு நாளைக்கு பயன்படுத்தும் பத்து பொருட்க்களை சொல்லுங்கள் பார்க்கலாம்? தண்ணீர், காற்று, உடை, உணவு மற்றும் சில..  இந்தப் பொருட்களுக்கெல்லாம் இருக்கும் ஒற்றுமை என்ன தெரியுமா? அந்த ஒற்றுமையை தெரிந்து கொள்வதற்கு முன், ஒரு குடிக்கும் தண்ணீரின் ஒரு தேக்கரண்டி எடுத்து, அதில் எவ்வ்ளவு குறைவாக எடுக்க முடியுமோ அவ்வளவு நீரை எடுங்கள். அந்த துளி நீரை மேலும் சிறுதுளியாக்கிக் கொண்டே வந்தால், இறுதியில் உங்களுக்கு எஞ்சி இருப்பது,கடைசித் துளியான நீர் மூலக்கூறு (molecule) மட்டுமே. இந்த நீர் மூலக்கூறு ஆக்சிஜனின் ஒரு அணுவும்(ஆட்டம்) ஹைட்ரஜனின்  இரண்டு அணுக்களாலும் ஆனது. இந்த ஹைட்ரஜனை மட்டும் தனியாக எடுத்துக் கொண்டால், அதில் இருப்பது ஒரு எலக்ட்ரான், மற்றும் ஒரு புரோட்டான் ஆகும். அதற்கும் கீழே போஸான் கீஸான்  என்று செல்கிறது. நீங்கள் உபயோகப்படுத்தும் எல்லாப் பொருட்களுக்கும் இருக்கும் ஒரே ஒற்றுமை, அவை எல்லாம் அடிப்படைக் கூறுகளான எலெக்ட்ரான் மற்றும் புரோட்டான் கொண்டு உருவாகி இருக்கின்றன. எல்லாப் பொருட்களுமே இந்த இரண்டு அடிப்படைக் கூறுகளால் ஆனவைதான்.

எல்லாப் பொருட்களுமே இந்த இரண்டு அடிப்படைக் கூறுகளாக மட்டும் இருந்தாலும், பிறகு ஆக்சிஜன், ஹைட்ரஜன் போன்ற அணுக்களுக்கான வித்தியாசம்தான் என்ன? ஹைட்ரஜன், ஆக்சிஜன், கார்பன் போன்ற அணுக்கள் வேறாக இருப்பதற்கு அவற்றில் இருக்கும் அடிப்படைக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை வேறாக இருப்பது மட்டுமே காரணம். கார்பனுக்கு ஆறு எலெக்ட்ரான்கள், ஆக்சிஜனுக்கு எட்டு எலெக்ட்ரான்கள் என்று இந்த எண்ணிக்கை மாறுபடுவதை தவிர வேறு எதுவும் இல்லை.  ஆக்சிஜனுக்கும் கார்பனுக்கும் உள்ள வித்தியாசம் இரண்டு எலெக்ட்ரான்கள் மட்டுமே. ஆனால் இரண்டு எலெக்ட்ரான்கள் அதிகமாக இருக்கும் கார்பனை சுவாசித்தால் ஐந்து நிமிடத்தில் உயிர் பிரிந்து விடும்.

இந்த அணுக்கள் பெரும்பாலும் தனித்து இருப்பதில்லை, பல அணுக்கள் இணைந்து மூலக்கூறுகளாக இருக்கின்றன. இந்த வெவ்வேறு அணுக்கள் வெவ்வேறாக இணையும் பொழுது, வெவ்வேறு மூலக்கூறுகள் கிடைக்கிறது. ஒரே மாதிரி மூலக்கூறுகள் ஒருங்கிணைந்து நீங்கள் பயன்படுத்தும் நீராகவும், உணவாகவும், உடையாகவும், காட்சியளிக்கின்றன!!

மேலே இருக்கும் படத்தில் இருப்பதுதான் நீரின் கடைசித் துளி. இதற்க்கு மேல் நீங்கள் நீரை பிரிக்கவே முடியாது. நீங்கள் கடைசியாக பிரிக்க முடியாத இந்த நீர்த்துளிதான், நீரின் மூலக்கூறான H2O. நீரின் கடைசித்துளியில் இருப்பது  ஒரு ஆக்சிஜன் மற்றும் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களே. ஒரு துளி நீரில் இதுபோன்ற எத்தனை மூலக்கூறுகள் இருக்கும்? உங்களுக்காக ஒரு கணக்கு, ஒரு துளி நீரை பத்தாயிரம் கோடியாகப் பிரித்தால், அதில் பதினாறாயிரம் கோடி மூலக்கூறுகள் இருக்கும். அப்படியானால் ஒரு துளியில் எத்தனை நீர் மூலக்கூறுகள்?

இப்படி நாம் காணும் எல்லாப் பொருட்களுமே மூலக்கூறுகளால் ஆனதுதான்.

இம்மாதிரி பலவாறான மூலக்கூறுகள் இணைந்துதான், மனிதர்களாய் காட்சி தருகிறது. கூறுகளாய் இருக்கும் மனிதர்களை கூறுகெட்டவர்கள் என்று இனம் பிறக்கும் மூளையும் மூலக்கூறுகளால் ஆனதே!!

பிகு: அடிப்படிக் கூறுகள் மொத்தம் மூன்று, எலெக்ட்ரான், புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான். ஹைட்ரஜன்க்கு நியூட்ரான் இல்லை. கட்டுரை எளிமைக்காக இரண்டு மூலக்கூறுகள் எனக் கொள்ளப்பட்டுள்ளது. அதே போல, அணுக்களின் வேற்றுமை எலெக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையில் மட்டும் இல்லை. ப்ரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரோன்களின் எண்ணிக்கையிலும் உள்ளது.