DIAMOND CITY NEWS, SURAT
હીરો હવે માત્ર ઘરેણાંની શોભા નહીં, પરંતુ ભવિષ્યની ‘સુપર-ચિપ્સ‘ અને આધુનિક યુદ્ધકળાનો મુખ્ય આધાર સ્તંભ બનવા જઈ રહ્યો છે. નોર્થરોપ ગ્રુમેન દ્વારા ૧૦૦ વોટની ક્ષમતા ધરાવતી ‘ડાયમંડ માઇક્રોચિપ‘ના સફળ પરીક્ષણે સાબિત કર્યું છે કે હીરા તેના અજોડ તાપમાન સંચાલન, અસાધારણ મજબૂતી અને હાઈ-વોલ્ટેજ સહન કરવાની ક્ષમતાને કારણે સિલિકોનનો શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ છે.
રડાર સિસ્ટમ, લેસર હથિયારો, અવકાશ સંશોધન અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં આ ટેકનોલોજી ક્રાંતિ લાવશે. આ વૈશ્વિક સ્પર્ધામાં ભારત પણ IIT મદ્રાસના સંશોધનો અને સુરતના લેબ-ગ્રોન હીરાના વિશાળ ઉત્પાદન હબ દ્વારા ‘ટેકનિકલ ગ્રેડ‘ હીરા વિકસાવીને ચિપ ઉત્પાદનમાં સ્વનિર્ભર બનવા તરફ ઝડપથી આગળ વધી રહ્યું છે.
ટૂંકમાં, આપણે ‘સિલિકોન યુગ‘માંથી ‘ડાયમંડ યુગ‘માં પ્રવેશ કરી રહ્યા છીએ, જે માનવ સંસ્કૃતિની સુરક્ષા અને ઉર્જા ક્ષમતાને નવી ઊંચાઈઓ પર લઈ જશે.
વર્ષોથી હીરાને માત્ર પૃથ્વી પરના સૌથી કિંમતી રત્ન અને સંપત્તિના પ્રતીક તરીકે જોવામાં આવ્યો છે, પરંતુ વિજ્ઞાનની આધુનિક ક્ષિતિજો પર હીરો હવે એક ક્રાંતિકારી “સેમિકન્ડક્ટર’ તરીકે ઉભરી રહ્યો છે. અત્યાર સુધી આપણે “સિલિકોન યુગ’માં જીવતા હતા, જેણે કોમ્પ્યુટર અને સ્માર્ટફોન ક્રાંતિ કરી, પરંતુ સિલિકોનની મર્યાદાઓ હવે હાઈ-પાવર અને અત્યંત ગરમ વાતાવરણમાં નડવા લાગી છે.
નોર્થરોપ ગ્રુમેન જેવી વૈશ્વિક સંરક્ષણ કંપનીઓ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવેલા “ડાયમંડ માઇક્રોચિપ”ના સફળ પરીક્ષણોએ ભૌતિકશાસ્ત્રના જૂના નિયમોને બદલી નાખ્યા છે. હીરાની ગરમી વહન કરવાની અજોડ ક્ષમતા અને પ્રચંડ પાવર લોડ સહન કરવાની શક્તિ તેને નેક્સ્ટ-જનરેશન રડાર, સેટેલાઇટ અને હાઇપરસોનિક હથિયારો માટે અનિવાર્ય બનાવી રહી છે.
આ વૈશ્વિક તકનીકી યુદ્ધમાં ભારત પણ માત્ર એક પ્રેક્ષક નથી, પરંતુ સુરતના લેબ-ગ્રોન હીરાના વિશાળ ઉત્પાદન ક્ષમતા અને IIT મદ્રાસ જેવા સંસ્થાઓના સંશોધનો દ્વારા એક મુખ્ય ખેલાડી તરીકે ઉભરી રહ્યું છે. હીરા આધારિત આ ચિપ્સ માત્ર સંરક્ષણ ક્ષેત્રે જ નહીં, પરંતુ ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની બેટરી લાઇફ વધારવામાં અને ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટિંગના જટિલ કોયડાઓ ઉકેલવામાં પણ મહત્વની ભૂમિકા ભજવશે.
હીરાના અદભૂત ભૌતિક ગુણધર્મોથી લઈને, વૈશ્વિક પ્રયોગશાળાઓમાં ચાલી રહેલા સંશોધનો અને ભારતીય હીરા ઉદ્યોગના ભવિષ્યલક્ષી “ટેક-ટ્રાન્સફોર્મેશન’ સુધીની સફર સાબિત કરે છે કે માનવજાત હવે “ડાયમંડ યુગ’માં પ્રવેશવા માટે તૈયાર છે.
હીરાના અજોડ ભૌતિક અને તાપમાન સંચાલન ગુણધર્મો
સર્વોચ્ચ તાપમાન વહન ક્ષમતા
હીરો કુદરતી રીતે પૃથ્વી પરનું સૌથી વધુ ગરમીનું વહન કરનારું મટીરિયલ છે. તાંબા (Copper) જેવી ધાતુઓ જે ગરમીનું વહન કરવામાં શ્રેષ્ઠ મનાય છે, તેના કરતા હીરો ૫ ગણી વધુ ક્ષમતા ધરાવે છે. ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો જ્યારે હાઈ-પાવર પર કામ કરે છે ત્યારે તે ખૂબ જ ગરમી પેદા કરે છે. જો આ ગરમી તાત્કાલિક દૂર ન થાય, તો માઇક્રોચિપ પીગળી જાય છે. હીરાના આ ગુણને લીધે, તે ચિપમાંથી ગરમીને સેકન્ડના હજારમાં ભાગમાં ખેંચી લે છે.
નોર્થરોપ ગ્રુમેનના પરીક્ષણમાં સાબિત થયું છે કે જ્યારે ચિપ ૧૦૦ વોટનો પાવર ખેંચે છે, ત્યારે હીરાનું સ્તર તેને ઠંડુ રાખવામાં અજોડ ભૂમિકા ભજવે છે. આ ટેકનોલોજીને કારણે હવે કૂલિંગ ફેન કે મોટા હીટ-સિંકની જરૂરિયાત ઘટી જશે, જેનાથી ઉપકરણો વધુ નાના અને શક્તિશાળી બનશે.
વાઈડ બેન્ડગેપ પ્રોપર્ટી
સેમિકન્ડક્ટર તરીકે હીરો “વાઈડ બેન્ડગેપ’ મટીરીયલની શ્રેણીમાં આવે છે. આનો અર્થ એ છે કે તે સિલિકોન કરતા ઘણા ઊંચા વોલ્ટેજ પર કામ કરી શકે છે. સિલિકોન ચિપ્સ ચોક્કસ વોલ્ટેજ પછી ઇલેક્ટ્રિકલી “બ્રેકડાઉન’ થઈ જાય છે, જ્યારે હીરો મજબૂત રીતે ટકી રહે છે. આ ક્ષમતા તેને પાવર ગ્રીડ અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો (EV) માટે આદર્શ બનાવે છે.
વિશ્વભરના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ હીરાને “અલ્ટીમેટ સેમિકન્ડક્ટર’ માને છે કારણ કે તે ૫.૫ ઈલેક્ટ્રોન વોલ્ટ (eV) નો બેન્ડગેપ ધરાવે છે. આ ગુણધર્મને કારણે હીરાની ચિપ્સ હાઇ-ફ્રીક્વન્સી રેડિયો તરંગોને ખૂબ જ સ્પષ્ટતાથી હેન્ડલ કરી શકે છે, જે 6G કોમ્યુનિકેશન માટે અત્યંત જરૂરી છે.
ઇલેક્ટ્રોન મોબિલિટી અને ઝડપ
હીરામાં ઇલેક્ટ્રોન અને હોલ્સ (Holes) ની ગતિશીલતા સિલિકોન કરતા ઘણી વધારે હોય છે. આનો સીધો અર્થ એ છે કે હીરાની બનેલી ટ્રાન્ઝિસ્ટર ચિપ્સ ઘણી વધુ ઝડપથી સ્વિચિંગ કરી શકે છે. હાઇ-સ્પીડ ડેટા ટ્રાન્સમિશનમાં આ ઝડપ નિર્ણાયક સાબિત થાય છે, ખાસ કરીને જ્યારે આપણે મિલિમીટર વેવ ટેકનોલોજીની વાત કરીએ છીએ.
નોર્થરોપ ગ્રુમેનના વૈજ્ઞાનિકો આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ રડાર સિસ્ટમમાં કરી રહ્યા છે. હીરાના આધારે બનેલા રીસીવર-પ્રોટેક્ટર ગૂંચવાયેલા સિગ્નલોને ખૂબ જ ઝડપથી ફિલ્ટર કરી શકે છે અને સાધનોને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના તેને પ્રોસેસ કરે છે.
રાસાયણિક અને કિરણોત્સર્ગ પ્રતિકાર
હીરો એ રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય પદાર્થ છે અને તેના પર એસિડ કે અન્ય રસાયણોની અસર થતી નથી. સૌથી મહત્વની વાત એ છે કે, તે “રેડિયેશન હાર્ડ’ છે. અવકાશમાં હાનિકારક કોસ્મિક કિરણો સિલિકોન ચિપ્સને સેકન્ડોમાં નષ્ટ કરી શકે છે, પરંતુ હીરાની પરમાણુ સંરચના એટલી મજબૂત છે કે તે કિરણોત્સર્ગી વાતાવરણમાં પણ હજારો વર્ષો સુધી અડીખમ રહી શકે છે.
આ ગુણધર્મને કારણે નાસા અને અન્ય અવકાશ સંસ્થાઓ મંગળ મિશન અને ઊંડા અવકાશના પ્રોબ્સમાં હીરાની ચિપ્સ વાપરવા પર ભાર મૂકી રહી છે. હીરાની ચિપ્સ સૂર્યની નજીકના મિશનોમાં પણ ગરમી સામે ટકી રહેવા સક્ષમ છે.
અત્યંત યાંત્રિક મજબૂતી અને ટકાઉપણું
હીરો કુદરતી રીતે પૃથ્વી પરનું સૌથી સખત મટીરીયલ છે. સેમિકન્ડક્ટરના સંદર્ભમાં આ મજબૂતીનો અર્થ એ છે કે હીરાની ચિપ્સ ભૌતિક રીતે અત્યંત સુરક્ષિત હોય છે. યુદ્ધના મેદાનમાં જ્યારે વાહનો કે વિમાનો અત્યંત દબાણ અથવા આંચકામાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે સિલિકોન ચિપ્સમાં સૂક્ષ્મ તિરાડો પડવાની શક્યતા રહે છે, પરંતુ હીરો અજેય રહે છે.
આ યાંત્રિક મજબૂતીને કારણે હીરાના ઉપકરણો એવા વાતાવરણમાં પણ કામ કરી શકે છે જ્યાં અન્ય ધાતુઓ ઘસાઈ જાય છે. ડ્રીલિંગ મશીનોના સેન્સર અથવા ભૂગર્ભ સંશોધન સાધનોમાં હીરાની ચિપ્સ વર્ષો સુધી મેન્ટેનન્સ વગર ચાલી શકે છે, જે ઓપરેશનલ ખર્ચમાં મોટો ઘટાડો લાવે છે.
ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સપરન્સી (દ્રશ્ય પારદર્શકતા)
હીરો માત્ર વીજળી જ નહીં, પણ પ્રકાશ માટે પણ અદભૂત માધ્યમ છે. તે અલ્ટ્રાવાયોલેટ (UV) થી લઈને ઇન્ફ્રારેડ (IR) સુધીના વિશાળ સ્પેક્ટ્રમમાં પારદર્શક છે. આ ગુણને કારણે હીરો “ફોટોનિક્સ’ માટે શ્રેષ્ઠ પસંદગી બને છે, જ્યાં ડેટા ટ્રાન્સમિશન માટે ઇલેક્ટ્રોનને બદલે પ્રકાશના કણોનો ઉપયોગ થાય છે.
હાઈ-પાવર લેસર સિસ્ટમમાં હીરાનો ઉપયોગ લેન્સ અથવા વિન્ડો તરીકે થાય છે. અન્ય કાચ કે ક્રિસ્ટલ લેસરની પ્રચંડ ગરમીથી તરત જ ગરમ થઈને તૂટી જાય છે અથવા સિગ્નલને વિકૃત (Distort) કરે છે, જ્યારે હીરો પ્રકાશને કોઈપણ અવરોધ વગર અને ઠંડા રહીને પસાર થવા દે છે. આથી જ તે ભવિષ્યના ઓપ્ટિકલ કોમ્પ્યુટિંગમાં પાયાનું મટીરીયલ છે.
માત્ર લેસર જ નહીં, પરંતુ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ અને સ્પેસ કોમ્યુનિકેશનમાં પણ હીરો ક્રાંતિ લાવશે. હીરાના સ્ફટિકમાં રહેલી વિશિષ્ટ ખાલી જગ્યાઓ માહિતીને અત્યંત સુરક્ષિત રીતે સંગ્રહિત કરવા અને પ્રકાશની ગતિએ ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે આદર્શ છે.
લેબ-ગ્રોન હીરાનું સ્કેલિંગ અને CVD ટેકનોલોજી
સેમિકન્ડક્ટર માટે આપણે ખાણમાંથી મળતા કુદરતી હીરા પર નિર્ભર રહી શકીએ નહીં, કારણ કે તેમાં અશુદ્ધિઓ હોય છે. આ માટે CVD પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં મિથેન અને હાઇડ્રોજન ગેસના પ્લાઝ્માનો ઉપયોગ કરીને હીરાના સ્ફટિકોને અણુ-દર-અણુ ઉગાડવામાં આવે છે.
વૈજ્ઞાનિકો હવે “એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ’ ટેકનિક દ્વારા મોટા કદના ડાયમંડ વેફર્સ બનાવવામાં સફળ થયા છે. અગાઉ માત્ર નાના ટુકડા જ ઉગાવી શકાતા હતા, પરંતુ હવે ૪ થી ૬ ઈંચના ડાયમંડ વેફર્સ બનાવવાની દિશામાં સંશોધન અંતિમ તબક્કે છે. જેટલું વેફરનું કદ મોટું, તેટલી વધુ ચિપ્સ એકસાથે બનાવી શકાય, જે આ ટેકનોલોજીને વ્યાપારી રીતે પરવડે તેવી બનાવશે.
હાઈ-વોલ્ટેજ ઇન્સ્યુલેશન અને બ્રેકડાઉન ફિલ્ડ
હીરાનું “ડાયઇલેક્ટ્રિક બ્રેકડાઉન ફિલ્ડ’ સિલિકોન કરતા ૩૦ ગણું વધારે છે. આનો સાદો અર્થ એ છે કે ખૂબ જ પાતળું હીરાનું પડ પણ હજારો વોલ્ટના વીજળીના પ્રવાહને રોકી શકે છે અથવા સંચાલિત કરી શકે છે. હાઈ-વોલ્ટેજ પાવર લાઈન્સ અને ઇલેક્ટ્રિકલ ગ્રીડ ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં આ ગુણધર્મ ક્રાંતિ લાવી શકે છે.
જ્યારે આપણે ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની વાત કરીએ છીએ, ત્યારે હીરા આધારિત પાવર ઇન્વર્ટર કદમાં ૮૦% નાના હોઈ શકે છે અને છતાં પણ તે વધુ કાર્યક્ષમતા આપી શકે છે. આનાથી બેટરીની ઉર્જાનો બગાડ ઓછો થાય છે અને વાહનની રેન્જ વધે છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) ના સ્થાને હીરાનો ઉપયોગ એ પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સનું અંતિમ ધ્યેય છે.
હીરામાં “ડોપિંગ‘ પ્રક્રિયા અને વીજવાહકતા
હીરો કુદરતી રીતે અવાહક (Insulator) છે. પરંતુ સંશોધકો તેમાં બોરોન અથવા ફોસ્ફરસ જેવા તત્વો ઉમેરીને તેને “P-type’ અથવા “N-type’ સેમિકન્ડક્ટર બનાવી રહ્યા છે. જાપાનની “નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર મટીરીયલ્સ સાયન્સ’ (NIMS) એ હીરામાં ફોસ્ફરસ ડોપિંગ કરીને તેને વીજવાહક બનાવવામાં સફળતા મેળવી છે. આ સંશોધન વગર હીરાની ચિપ બનાવવી અશક્ય છે.
સંરક્ષણ અને સૈન્ય વ્યૂહરચનામાં હીરાની ભૂમિકા
નેક્સ્ટ-જનરેશન રડાર સિસ્ટમ
આધુનિક રડાર સિસ્ટમ્સમાં હજારો નાના એન્ટેના હોય છે જે ગરમી પેદા કરે છે. જો આ રડારમાં હીરાની માઇક્રોચિપ્સ વાપરવામાં આવે, તો તે રડારની રેન્જ અને ચોકસાઈ અનેકગણી વધી જાય છે. નોર્થરોપ ગ્રુમેનનું ૧૦૦ વોટનું પરીક્ષણ આ રડાર ટેકનોલોજીને વધુ શક્તિશાળી બનાવવા માટે જ કરવામાં આવ્યું હતું.
હીરાની મદદથી રડાર વધુ લાંબા અંતર સુધીના સ્ટીલ્થ વિમાનોને શોધી શકશે કારણ કે તે વધુ હાઈ-પાવર સિગ્નલ મોકલી શકશે. આ સંશોધન યુદ્ધના મેદાનમાં “ગેમ ચેન્જર’ સાબિત થશે.
ડાયરેક્ટેડ એનર્જી વેપન્સ
લેસર હથિયારો ભવિષ્યના યુદ્ધોનો ભાગ છે. આ હથિયારોમાં લેસર બીમને ફોકસ કરવા માટે એવા મટીરીયલની જરૂર પડે છે જે લેસરની પ્રચંડ ગરમીથી ઓગળે નહીં. હીરો તેની પારદર્શકતા અને તાપમાન સહન કરવાની ક્ષમતાને કારણે લેસર વેપન્સના વિન્ડો અને લેન્સ બનાવવા માટે શ્રેષ્ઠ છે.
અમેરિકી સંરક્ષણ મંત્રાલય (Pentagon) એવા ડ્રોન તોડી પાડતા લેસર પર કામ કરી રહ્યું છે જેમાં હીરાના ઘટકોનો ઉપયોગ થાય છે. આનાથી લેસરની ચોકસાઈ વધે છે અને સતત ફાયરિંગ કરવા છતાં સિસ્ટમ ગરમ થતી નથી.
ઈલેક્ટ્રોનિક વોરફેર
યુદ્ધમાં દુશ્મનના રડારને જામ કરવા અથવા તેમના સિગ્નલોને બ્લોક કરવા માટે હાઈ-પાવર રેડિયો ફ્રીક્વન્સીની જરૂર પડે છે. હીરાની ચિપ્સ આ ફ્રીક્વન્સી પર કામ કરતી વખતે સ્થિર રહે છે. હીરા આધારિત “રીસીવર પ્રોટેક્શન’ ઉપકરણો એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે જો દુશ્મન આપણા પર હાઈ-પાવર માઈક્રોવેવ હુમલો કરે, તો પણ આપણી સિસ્ટમ બળે નહીં.
હાઈ-સ્પીડ મિસાઈલ ગાઈડન્સ
હાઈપરસોનિક મિસાઈલો (જે અવાજની ઝડપ કરતા ૫ ગણી વધુ ઝડપે દોડે છે) માં ઘર્ષણને કારણે પ્રચંડ ગરમી પેદા થાય છે. આ ગરમીમાં મિસાઈલના સેન્સર કામ કરવાનું બંધ કરી દે છે. હીરાનું પડ ધરાવતી ચિપ્સ આ ગરમીમાં પણ મિસાઈલને ચોક્કસ દિશા બતાવવાનું ચાલુ રાખે છે.
“ડાયમંડ ઓન ગેલિયમ નાઈટ્રાઈડ‘ ટેકનોલોજી
નોર્થરોપ ગ્રુમેન જે કરી રહ્યું છે તે માત્ર હીરો નથી, પણ GaN અને હીરાનું મિશ્રણ છે. હીરાના સ્તરને ગેલિયમ નાઈટ્રાઈડની ચિપની નીચે લગાવવાથી તે ચિપની ગરમીને પળવારમાં શોષી લે છે. યુએસ નેવીના સંશોધન મુજબ, આનાથી ડિવાઈસની પાવર ઘનતા (Power Density) ૩ ગણી વધી જાય છે. આ સંરક્ષણ સાધનોની ક્ષમતા વધારવા માટે મહત્વનું છે.
વૈશ્વિક સંશોધન અને આંતરરાષ્ટ્રીય વિકાસ
જાપાનની સાગા યુનિવર્સિટીએ તાજેતરમાં હીરાના સેમિકન્ડક્ટર પર વિશ્વનું સૌથી ઝડપી ડિવાઇસ વિકસાવ્યું છે. તેમણે હીરાની મદદથી એવા પાવર ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવ્યા છે જે એક સેકન્ડમાં લાખો ડેટા પેકેટ્સ પ્રોસેસ કરી શકે છે. જાપાન આ ક્ષેત્રમાં અમેરિકાની જોરદાર સ્પર્ધામાં છે.
યુરોપિયન સંશોધકો ગ્રાફીન અને હીરાને જોડીને “હાઈબ્રિડ ચિપ્સ’ બનાવી રહ્યા છે. તેમનો ઉદ્દેશ્ય ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટિંગ માટે હીરાના ક્રિસ્ટલ્સનો ઉપયોગ કરવાનો છે. હીરામાં રહેલી “નાઈટ્રોજન વેકેન્સી’ (NV Centers) ક્વોન્ટમ બીટ્સ (Qubits) ને ઓરડાના તાપમાને સ્થિર રાખવામાં મદદ કરે છે.
ભારત અત્યારે લેબ-ગ્રોન હીરા (LGD) ના ઉત્પાદનમાં વિશ્વમાં મોખરે છે. સુરત અને મુંબઈના ઉદ્યોગ સાહસિકો હવે માત્ર જ્વેલરી જ નહીં, પણ ટેકનિકલ ગ્રેડના હીરા બનાવવા તરફ વળી રહ્યા છે. આઈઆઈટી (IIT) દિલ્હી અને બોમ્બેમાં હીરાના સેમિકન્ડક્ટર પર સંશોધનો શરૂ થઈ ચૂક્યા છે, જે ભારતને ચિપ ઉત્પાદનમાં સ્વનિર્ભર બનાવશે.
નોર્થરોપ ગ્રુમેનનું એરિઝોના સ્ટેટ યુનિવર્સિટી સાથેનું જોડાણ એ સાબિત કરે છે કે શૈક્ષણિક સંશોધન અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન વચ્ચેનો સેતુ હીરાની ટેકનોલોજીને ઝડપી બનાવશે. તેઓ ડાયમંડ વેફરના કદને ૧ ઈંચથી વધારીને ૪ કે ૬ ઈંચ કરવા પર કામ કરી રહ્યા છે.
ઓસ્ટ્રેલિયાની RMIT યુનિવર્સિટી અને જર્મનીના સંશોધકો “નેનો-ડાયમંડ્સ’ નો ઉપયોગ કરીને અતિ-સંવેદનશીલ સેન્સર બનાવી રહ્યા છે. આ સેન્સર્સ માનવ શરીરના મગજમાં થતી ન્યુરોનલ પ્રવૃત્તિના ચુંબકીય તરંગોને માપી શકે છે. આનાથી મેડિકલ સાયન્સમાં ક્રાંતિ આવશે. આ સંશોધન હીરાને સૈન્ય નહીં પણ માનવ કલ્યાણ સાથે જોડશે.
પડકારો, સમાધાન અને ભવિષ્યની ઝલક
ડાયમંડ વેફર સ્કેલિંગ (કદની મર્યાદા)
હીરાની ચિપ્સમાં સૌથી મોટો પડકાર હીરાના મોટા કદના સ્ફટિકો ઉગાડવાનો છે. સિલિકોન વેફર્સ ૧૨ ઈંચ સુધીના હોય છે, જ્યારે હીરા અત્યારે મિલીમીટરમાં છે. લેબમાં સીવીડી (CVD – Chemical Vapor Deposition) ટેકનોલોજી દ્વારા હવે મોટા કદના હીરા વેફર બનાવવાનું કામ ચાલી રહ્યું છે.
કિંમત અને મેન્યુફેક્ચરિંગ ખર્ચ
શરૂઆતમાં હીરાની ચિપ્સ અત્યંત મોંઘી હશે. પરંતુ જેમ જેમ ઉત્પાદન વધશે અને ટેકનોલોજી પરિપક્વ થશે, તેમ તેમ કિંમતો ઘટશે. લશ્કરી ઉપયોગ પછી આ ટેકનોલોજી ઇલેક્ટ્રિક કાર અને પાવર ગ્રીડમાં આવશે, જેનાથી લાંબા ગાળે વીજળીની બચત થશે.
ઇલેક્ટ્રિક વ્હીકલ (EV) ક્રાંતિ
જો EV ના ઇન્વર્ટરમાં હીરાની ચિપ્સ વાપરવામાં આવે, તો કારની રેન્જ ૧૦% થી ૧૫% વધી શકે છે કારણ કે ઉર્જાનો વ્યય ગરમી સ્વરૂપે બહુ ઓછો થશે. ટેસ્લા જેવી કંપનીઓ આ ટેકનોલોજી પર ઝીણવટભરી નજર રાખી રહી છે.
ક્વોન્ટમ સેન્સિંગ અને બ્રહ્માંડનું જ્ઞાન
ભવિષ્યમાં હીરાની ચિપ્સ પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં થતા માઈક્રોસ્કોપિક ફેરફારોને માપી શકશે. આનાથી ભૂકંપની અગાઉથી જાણકારી મેળવવી કે સમુદ્રના ઊંડાણમાં રહેલી સબમરીનને શોધવી સરળ બનશે.
હીરાના “વેફર‘ બનાવવાની નવી પદ્ધતિ: મોઝેક મેથડ
હીરાના મોટા વેફર બનાવવાની સમસ્યાના ઉકેલ તરીકે “એડમસ ટેકનોલોજી’ જેવી કંપનીઓએ “મોઝેક પદ્ધતિ’ વિકસાવી છે. જેમાં નાના હીરાના ટુકડાઓને જોડીને ૪ ઈંચ કે ૬ ઈંચની મોટી પ્લેટ બનાવવામાં આવે છે. આ મેન્યુફેક્ચરિંગના પડકારો અને તેના ઉકેલ તરીકે ખૂબ જ પ્રભાવશાળી રહેશે.
હીરા અને ભવિષ્યની મેડિકલ અને એનર્જી ટેકનોલોજી
નેનો-ડાયમંડ્સ દ્વારા કેન્સરની તપાસ
બાયો-સેન્સિંગ ક્ષેત્રે હીરાના નાના કણો એટલે કે નેનો-ડાયમંડ્સ આશીર્વાદરૂપ સાબિત થઈ રહ્યા છે. હીરાના કણો બાયો-કમ્પેટીબલ હોય છે, એટલે કે તે માનવ કોષોને નુકસાન પહોંચાડતા નથી. સંશોધકો આ કણો પર દવાઓ લગાવીને તેને સીધા કેન્સરગ્રસ્ત કોષો સુધી પહોંચાડવાના પ્રયોગો કરી રહ્યા છે.
આ ઉપરાંત, હીરાના ક્વોન્ટમ પ્રોપર્ટીઝને કારણે તે શરીરમાં લોહીના પ્રવાહ કે તાપમાનમાં થતા સૂક્ષ્મ ફેરફારોને માપી શકે છે. યુનિવર્સિટી ઓફ શિકાગોમાં થયેલા સંશોધન મુજબ, આ ટેકનોલોજી ભવિષ્યમાં સર્જરી વગર રોગોના નિદાનમાં મદદરૂપ થશે.
હાઈ-વોલ્ટેજ પાવર ગ્રીડમાં ડાયમંડ સ્વિચ
વર્તમાન પાવર ગ્રીડમાં વીજળી ટ્રાન્સમિટ કરતી વખતે ઘણો પાવર વ્યય થાય છે. જો હીરાના બનેલા હાઈ-વોલ્ટેજ ટ્રાન્ઝિસ્ટર વાપરવામાં આવે, તો ઉર્જાનો વ્યય ૯૦% સુધી ઘટાડી શકાય છે. આનાથી ગ્લોબલ વોર્મિંગ સામે લડવામાં મદદ મળશે.
ડીપ-સી એક્સપ્લોરેશન (સમુદ્રના ઊંડાણમાં સંશોધન)
સમુદ્રના અત્યંત દબાણ અને ક્ષારયુક્ત વાતાવરણમાં સામાન્ય ઈલેક્ટ્રોનિક્સ ઝડપથી બગડી જાય છે. હીરાની રાસાયણિક સ્થિરતા તેને દરિયાના ઊંડાણમાં ડેટા સેન્ટર્સ કે સેન્સર બનાવવા માટે આદર્શ બનાવે છે.
વિશ્વભરના પ્રમુખ સંશોધન કેન્દ્રો અને તેમની સિદ્ધિઓ
કાર્નેગી ઇન્સ્ટિટ્યૂશન ફોર સાયન્સ (USA) એ CVD (કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન) પદ્ધતિ દ્વારા હીરાના વિકાસમાં પાયાનું કામ કર્યું છે. તેમણે હીરાના વિકાસ દરને ૧૦૦ ગણો વધારવાની ટેકનિક શોધી છે, જેનાથી ઔદ્યોગિક હીરા સસ્તા બનશે.
ઓક્સફોર્ડના વૈજ્ઞાનિકો હીરા અને ફોટોનિક્સ (પ્રકાશ આધારિત કોમ્પ્યુટિંગ) ના જોડાણ પર કામ કરી રહ્યા છે. હીરાના સ્ફટિકોમાંથી પ્રકાશના કણો (Photons) ને પસાર કરીને સુપર-ફાસ્ટ ઈન્ટરનેટ સર્કિટ વિકસાવવામાં આવી રહી છે.
ચીન પણ હીરાના સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્રે જંગી રોકાણ કરી રહ્યું છે. અમેરિકાના પ્રતિબંધોથી બચવા માટે ચીન હીરા જેવી “બિયોન્ડ સિલિકોન’ ટેકનોલોજીમાં અગ્રેસર થવા માંગે છે. તેમણે હીરાના વેફર પોલિશિંગની નવી પદ્ધતિઓ વિકસાવી છે.
ભારતીય હીરા ઉદ્યોગનું ‘ટેક-ટ્રાન્સફોર્મેશન’ અને સેમિકન્ડક્ટર વિઝન
સુરતનું “લેબ-ગ્રોન ડાયમંડ‘ હબ અને વૈશ્વિક હિસ્સો
ભારત, અને ખાસ કરીને સુરત, વિશ્વના ૨૫% થી વધુ લેબ-ગ્રોન હીરાનું ઉત્પાદન કરે છે. અત્યાર સુધી આપણો ઉદ્યોગ માત્ર જ્વેલરી ગ્રેડના હીરા બનાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતો હતો, પરંતુ ભારત સરકારની નવી નીતિઓ મુજબ હવે ઉદ્યોગકારો “ટેકનિકલ ગ્રેડ’ હીરા તરફ વળી રહ્યા છે. આ હીરા સેમિકન્ડક્ટર માટે કાચા માલ (Substrate) તરીકે વપરાશે.
IIT મદ્રાસ અને ભારતનું પ્રથમ ડાયમંડ રિસર્ચ સેન્ટર
કેન્દ્ર સરકારે બજેટમાં IIT મદ્રાસને લેબ-ગ્રોન હીરાના સંશોધન માટે ₹૨૪૨ કરોડ ની ગ્રાન્ટ ફાળવી છે. આ સંશોધનનો મુખ્ય ઉદ્દેશ્ય ડાયમંડ મશીનરી (Seeds and Machines) માં સ્વનિર્ભર બનવાનો અને હીરાને ચિપ મેન્યુફેક્ચરિંગમાં કેવી રીતે વાપરી શકાય તે માટેની સ્વદેશી ટેકનોલોજી વિકસાવવાનો છે.
સેમિકન્ડક્ટર મિશન અને ભારત ડાયમંડ બુર્સનું જોડાણ
ભારત ડાયમંડ બુર્સ હવે માત્ર હીરાના વેપારનું કેન્દ્ર નથી રહ્યું, પરંતુ તે “ઇન્ડિયા સેમિકન્ડક્ટર મિશન’ (ISM) સાથે જોડાઈને હીરાના ઔદ્યોગિક વપરાશ માટે નવા પ્લેટફોર્મ તૈયાર કરી રહ્યું છે. મુંબઈના નૈતિક અને વ્યૂહાત્મક રોકાણકારો હવે હીરાની ચિપ્સ બનાવતા સ્ટાર્ટઅપ્સમાં મૂડીરોકાણ કરી રહ્યા છે.
કુદરતી હીરાના ડેટાબેઝનો સંશોધનાત્મક ઉપયોગ
ભારત પાસે લાખો કુદરતી હીરાનો ડેટા છે. આ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને ભારતીય વૈજ્ઞાનિકો એ શીખી રહ્યા છે કે કયા પ્રકારનું “ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર’ (સ્ફટિક સંરચના) ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ માટે શ્રેષ્ઠ છે. આ જ્ઞાન લેબમાં પરફેક્ટ “સેમિકન્ડક્ટર ગ્રેડ’ હીરા ઉગાડવામાં મદદ કરી રહ્યું છે.
“મેક ઇન ઇન્ડિયા” હેઠળ સ્વદેશી CVD મશીનો
અગાઉ હીરા ઉગાડવા માટેના મશીનો જર્મની કે જાપાનથી આયાત કરવા પડતા હતા. હવે, ભારતની ઘણી કંપનીઓએ સ્વદેશી “માઇક્રોવેવ પ્લાઝ્મા કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન’ (MPCVD) મશીનો બનાવ્યા છે. આ મશીનો હીરાની ચિપ્સ બનાવવા માટે જરૂરી ચોકસાઈ અને શુદ્ધતા પ્રદાન કરે છે, જે આયાતી મશીનો કરતા ૪૦% સસ્તા છે.
ડાયમંડ વેફર પોલિશિંગમાં સુરતની મહારત
સેમિકન્ડક્ટર ચિપ માટે હીરાનું સ્તર અત્યંત સપાટ (Atomic level flatness) હોવું જોઈએ. સુરતના કારીગરો અને એન્જિનિયરો પાસે હીરાને પોલિશ કરવાની જે કુશળતા છે, તે વિશ્વમાં બીજે ક્યાંય નથી. આ “પોલિશિંગ પાવર’ નો ઉપયોગ હવે હીરાની ચિપ્સને આખરી ઓપ આપવા માટે કરવામાં આવશે.
ઇલેક્ટ્રિક વ્હીકલ (EV) માટે સુરત-બનાવટની ચિપ્સનો રોડમેપ
ભારત સરકાર ઈચ્છે છે કે ૨૦૩૦ સુધીમાં મોટાભાગના વાહનો ઇલેક્ટ્રિક હોય. આ માટે હીરા આધારિત પાવર ટ્રાન્ઝિસ્ટર ભારત માટે ગેમ ચેન્જર છે. જો સુરતમાં બનેલા હીરાની ચિપ્સ ભારતીય EV માં વપરાય, તો વાહનોની કિંમત ઘટશે અને બેટરી લાઈફ વધશે.
સંરક્ષણ મંત્રાલય અને iDEX સાથેનું જોડાણ
ભારતના સંરક્ષણ મંત્રાલયની પહેલ “iDEX’ (Innovations for Defence Excellence) હેઠળ હીરાના સેમિકન્ડક્ટર બનાવતા સ્ટાર્ટઅપ્સને પ્રોત્સાહન અપાઈ રહ્યું છે. આનો ઉદ્દેશ્ય ભારતીય સેના માટે સ્વદેશી રડાર અને મિસાઈલ ગાઈડન્સ સિસ્ટમ વિકસાવવાનો છે, જેમાં નોર્થરોપ ગ્રુમેન જેવી જ “ડાયમંડ-બેઝ્ડ’ ટેકનોલોજી વપરાશે.
નોર્થરોપ ગ્રુમેનનું આ સંશોધન એ વાતની પુષ્ટિ કરે છે કે આપણે “સિલિકોન યુગ‘ થી “ડાયમંડ યુગ‘ તરફ પ્રયાણ કરી રહ્યા છીએ. હીરો હવે માત્ર તિજોરીની શોભા નહીં, પણ માનવજાતની રક્ષા અને પ્રગતિનું સૌથી શક્તિશાળી હથિયાર બનશે. સેમીકન્ડક્ટર ક્ષેત્રે હીરાનો ઉપયોગ થવાથી ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોની ક્ષમતા અને ગતિમાં ક્રાંતિકારી ફેરફાર આવશે. આમ, હીરો હવે કેવળ શણગારનું સાધન મટીને વૈજ્ઞાનિક ક્ષિતિજોને આંબવાનું એક સબળ માધ્યમ બનવા જઈ રહ્યો છે.
Disclaimer : This information has been collected through secondary research and Diamond City Newspaper is not responsible for any errors in the same.
ડાયમંડ સિટી પર ગુજરાત, રાષ્ટ્રીય, આંતરરાષ્ટ્રીય, બિઝનેસ સહિતના હીરા ઉદ્યોગના તમામ સમાચાર વાંચો. લેટેસ્ટ ન્યૂઝથી અપડેટ રહેવા માટે સોશ્યિલ મીડિયામાં અમારી સાથે જોડાઓ.
FACEBOOK | TWITTER | TELEGRAM | PINTEREST | LINKEDIN | INSTAGRAM | WhatsApp | YouTube
