नोबेल पुरस्कार उपलब्धियों में निवेश – लेज़रों की संभावनाएँ

नोबेल पुरस्कार इतिहास

नोबेल पुरस्कार वैज्ञानिक दुनिया में सबसे प्रतिष्ठित सम्मान है। इसे श्री अल्फ्रेड नोबेल की इच्छा के अनुसार बनाया गया था ताकि भौतिकी, रसायन विज्ञान, शारीरिक विज्ञान या चिकित्सा, साहित्य और शांति में “उन लोगों को पुरस्कार दिया जाए जिन्होंने पिछले वर्ष मानवता को सबसे बड़ा लाभ पहुँचाया हो”। बाद में स्वीडिश केंद्रीय बैंक द्वारा आर्थिक विज्ञान के लिए छठा पुरस्कार बनाया गया।

पुरस्कार किसे दिया जाए, इसका निर्णय कई स्वीडिश शैक्षणिक संस्थानों के पास है।

विरासत संबंधी चिंताएँ

नोबेल पुरस्कार बनाने का निर्णय अल्फ्रेड नोबेल को तब आया जब उन्होंने अपनी ही मृत्यु सूचना पढ़ी, एक फ्रेंच समाचार पत्र की गलती के बाद जिसने उनके भाई की मृत्यु की खबर को गलत समझा। शीर्षक “डैथ का व्यापारी मर गया” वाले इस फ्रेंच लेख ने नोबेल को उनके धूम्ररहित विस्फोटकों के आविष्कार के लिए आलोचना की, जिसमें डायनामाइट सबसे प्रसिद्ध था।

उनके आविष्कारों ने आधुनिक युद्ध को बहुत प्रभावित किया, और नोबेल ने एक विशाल लोहे और इस्पात मिल खरीदी जिसे उन्होंने प्रमुख हथियार निर्माता में बदल दिया। चूँकि वह पहले रसायनज्ञ, इंजीनियर और आविष्कारक थे, नोबेल ने महसूस किया कि वह नहीं चाहते कि उनकी विरासत एक ऐसे व्यक्ति की हो जिसने युद्ध और दूसरों की मृत्यु से धन कमाया हो।

नोबेल पुरस्कार

आजकल, नोबेल की संपत्ति एक फंड में रखी गई है जो आय उत्पन्न करके नोबेल फाउंडेशन और सोने की प्लेटेड हरी सोने की पदक, डिप्लोमा, और 11 मिलियन SEK (लगभग $1M) की मौद्रिक पुरस्कार को विजेताओं को प्रदान करती है।

स्रोत: Britannica

अक्सर, नोबेल पुरस्कार की धनराशि कई विजेताओं में बाँटी जाती है, विशेषकर वैज्ञानिक क्षेत्रों में जहाँ 2 या 3 प्रमुख व्यक्तियों ने मिलकर या समानांतर में एक क्रांतिकारी खोज में योगदान दिया हो।

सालों के दौरान, नोबेल पुरस्कार वैज्ञानिक पुरस्कार बन गया, जो सैद्धांतिक और व्यावहारिक खोजों के बीच संतुलन बनाने की कोशिश करता है। इसने उन उपलब्धियों को पुरस्कृत किया है जिन्होंने आधुनिक दुनिया की नींव रखी, जैसे रेडियोधर्मिता, एंटीबायोटिक्स, एक्स-रे, या PCR, साथ ही मूलभूत विज्ञान जैसे सूर्य की ऊर्जा स्रोत, इलेक्ट्रॉन का आवेश, परमाणु संरचना, या सुपरफ्लुइडिटी।

लेज़रों की संभावनाएँ

1960 में आविष्कार किए गए, लेज़र भौतिकी अनुसंधान की दुनिया में तुरंत सनसनी बन गए। लेज़र सुसंगत प्रकाश की किरणें होते हैं, जो एक ही तरंगदैर्ध्य की बहुत संकरी किरण बनाते हैं जो लंबी दूरी पर बिखरती नहीं है।

स्रोत: Britannica

लेज़र के निर्माण को बहुत जल्दी नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया, 1964 में टाउनस, निकोलाय जी. बासोव, और अलेक्ज़ेंडर एम. प्रोकॉरोव को “क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में मौलिक कार्य के लिए, जिसने लेज़र-मैज़र सिद्धांत पर आधारित दोलनकर्ता और प्रवर्धक के निर्माण को संभव किया”।

यह इसलिए था क्योंकि जल्दी ही स्पष्ट हो गया कि लेज़र के कई अनुप्रयोग होंगे, औद्योगिक उत्पादन से लेकर संचार तक।

हालाँकि, अन्य वैज्ञानिक लेज़र को इस दृष्टिकोण से नहीं देख रहे थे और उन्होंने तकनीक का आगे अध्ययन किया। और उन्होंने अपने खोजों के लिए 2018 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार जीता।

आर्थर एश्किन ने अध्ययन किया कि लेज़र को केवल प्रकाश किरण के “वज़न” का उपयोग करके सूक्ष्म वस्तुओं को कैसे हिलाया जा सकता है। इसी बीच, जेरार्ड मोरू और डोना स्ट्रिकलैंड ने एक विधि विकसित की जिससे अल्ट्रा-फ़ास्ट और अल्ट्रा-शक्तिशाली लेज़र पल्स बनाए जा सकें, लेकिन दशकों बाद भी यह स्पष्ट नहीं है कि यह तकनीक लेज़र की गति और शक्ति को कितना बढ़ा सकती है।

स्रोत: Nobel Prize

प्रकाश के साथ धक्का देना

भले ही फोटॉन बिना वजन के होते हैं, लेकिन वे थोड़ी ऊर्जा और इसलिए संवेग ले जाते हैं। सिद्धांत रूप में, यह वस्तु को बिना छुए गति देने के लिए पर्याप्त है।

हालाँकि इस प्रभाव से वस्तुओं को हिलाना कठिन है, क्योंकि उत्पन्न गति बहुत छोटी होती है। इसलिए व्यावहारिक रूप से यह केवल अंतरिक्ष (सौर पाल) या सूक्ष्म वस्तुओं पर ही काम कर सकता है।

यह वह शोध क्षेत्र था जिसे आर्थर एश्किन ने बेल लैबोरेटरीज़ में पसंद किया। उन्होंने माइक्रोमीटर आकार के पारदर्शी गोले उपयोग करना शुरू किया और पुष्टि की कि उन्हें लेज़र द्वारा धकेला जा सकता है।

एक आश्चर्यजनक अवलोकन यह था कि गोले लेज़र बीम के केंद्र की ओर आकर्षित होते थे, जो सबसे मजबूत था। उन्होंने पाया कि यह इसलिए है क्योंकि लेज़र बीम का किनारा कमजोर होता है, इसलिए कण को उसके केंद्र में रखता है।

प्रकाश से कणों को पकड़ना

इसी समय एश्किन ने लेज़र को चिमटी में बदलने की सफलता पाई, जिससे वह वस्तुओं को अपनी इच्छा से पकड़ और हिला सके। ऐसा करने के लिए उन्होंने इंस्टॉलेशन में एक लेंस जोड़ा जो लेज़र को पुनः फोकस कर एक विशिष्ट बिंदु में केंद्रित करता था। इस फोकल बिंदु पर कण फँसा रहता है, क्योंकि लेज़र की रोशनी का दबाव उसे केंद्र की ओर वापस खींचता रहता है।

स्रोत: Nobel Prize

1986 तक, इस विधि को “सिंगल-बीम ग्रेडिएंट फोर्स ऑप्टिकल ट्रैप” कहा गया और जल्द ही इसे अधिक सामान्य “ऑप्टिकल टविज़र्स” कहा गया। यह दस नैनोमीटर से लेकर दस माइक्रोमीटर तक के कणों को पकड़ सकता था।

तकनीकें जल्दी ही व्यक्तिगत एटम को पकड़ने, हिलाने और ठंडा करने का प्रमुख तरीका बन गईं।

जीवित कोशिकाओं को अपनी इच्छा से हेरफेर करना

लेकिन एश्किन अधिकतर जीवित चीज़ों जैसे वायरस और बैक्टीरिया को हेरफेर करने की संभावनाओं पर केंद्रित थे। क्योंकि अब तक उपयोग किया गया हरा लेज़र बहुत तेज़ था, उन्होंने एक इन्फ्रारेड लेज़र पर स्विच किया जो जीवित जीवों के लिए कम हानिकारक था। इस विधि ने जल्दी ही साबित किया कि यह पूरे वायरस या बैक्टीरिया को हिला सकता है, साथ ही कोशिकाओं के आंतरिक घटकों को धकेल और हिला सकता है।

यह जल्द ही बैक्टीरिया के फ़्लैजेलम द्वारा उत्पन्न टॉर्शन, माइक्रोट्यूब्यूल (कोशिका “कंकाल” का हिस्सा) द्वारा लगाए गए बल, और पौधे की कोशिकाओं के उप-घटकों को हेरफेर करने के मापन की ओर ले गया।

स्रोत: Nobel Prize

तकनीक की सटीकता और नियंत्रण में आगे की प्रगति से एकल DNA बेस पेयर जितनी छोटी घटक को हेरफेर करने, प्रोटेज़ (प्रोटीन को तोड़ने वाले एंजाइम) के यांत्रिक बल को मापने, और RNA अणुओं को खोलने की क्षमता मिली।

नए विचार अभी भी इस विज्ञान क्षेत्र में विकसित हो रहे हैं, जैसे होलोग्राफिक ऑप्टिकल टविज़र्स, जिसमें हजारों टविज़र्स एक साथ उपयोग किए जा सकते हैं।

एक समान अवधारणा, ध्वनि तरंगों का उपयोग करके (अकौस्टिक टविज़र्स), भी वर्तमान में परिपूर्ण की जा रही है। हमने इस पर अपने लेख “ध्वनि तरंगों को शामिल करने वाली नई तकनीक से लक्षित दवा वितरण को लाभ हो सकता है” में खोजा कि यह सर्जरी और चिकित्सा को कैसे क्रांतिकारी बना सकता है।

अल्ट्रा-फ़ास्ट लेज़र पल्स

जब लेज़र आया, पहली उपयोग लगातार लेज़र बीम से किए गए। लेकिन जल्दी ही स्पष्ट हो गया कि उच्च-ऊर्जा पल्स कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयोगी हो सकता है, जहाँ बहुत अधिक शक्ति को लगभग तुरंत प्रदान करना आवश्यक होता है।

पहले, सुधार मोड-लॉक्ड लेज़र का उपयोग करके किए गए, एक विधि जिससे नैनोजूल पल्स को मिलीजूल स्तर तक बढ़ाया गया, शक्ति में एक मिलियन गुना वृद्धि हुई। हालांकि, यह प्रगति 1970 के दशक में ठहर गई, क्योंकि बढ़ती ऊर्जा स्तर एम्प्लीफायर को नुकसान पहुंचा रहे थे।

स्रोत: Nobel Prize

समस्या से बचने का एकमात्र तरीका बड़े व्यास वाले लेज़र बीम का उपयोग था। लेकिन ये महंगे थे और केवल कुछ राष्ट्रीय अनुसंधान संस्थानों को उपलब्ध थे। इसके अलावा, वे दिन में कुछ ही शॉट्स फायर कर सकते थे, जिससे ऐसी लेज़र पल्स की आवश्यकता वाले अनुसंधान में गंभीर बाधा आती थी।

चिर्प्ड पल्स एम्प्लीफिकेशन (CPA) मदद को

यह स्पष्ट हो रहा था कि लेज़र पल्स तकनीक ठहर रही है, और इसके साथ ही सभी अन्य अनुसंधान कार्यक्रम जो उन पर निर्भर थे। यही वह जगह थी जहाँ डोना स्ट्रिकलैंड, एक पीएचडी छात्रा, और उनके पर्यवेक्षक जेरार्ड मोरू, यूएस के रॉचेस्टर विश्वविद्यालय ने इस नोबेल पुरस्कार का हिस्सा जीता।

मुख्य विचार यह था कि पहले लेज़र पल्स को “खींचा” जाए, जिससे उसकी पीक शक्ति कम हो जाए। इसका मतलब था कि अब इसे एम्प्लीफायर सामग्री को नुकसान पहुँचाए बिना बढ़ाया जा सकता है। फिर इसे “पुनः-संकुचित” करके एक छोटा पल्स बनाया जाए, जिससे पल्स की शक्ति पहले से बहुत अधिक बढ़ जाए। इस तकनीक को चिर्प्ड पल्स एम्प्लीफिकेशन (CPA) कहा गया।

धारणा सरल थी, लेकिन कार्यान्वयन नहीं। कई वर्षों तक दो शोधकर्ताओं ने इसे सफलतापूर्वक लागू नहीं किया। उन्होंने एक किलोमीटर से अधिक ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग किया और सभी घटकों को समकालिक करने में संघर्ष किया। केवल 1985 में उन्होंने इसे सफलतापूर्वक किया, और CPA का उपयोग और अधिक शक्तिशाली लेज़र पल्स बनाने में किया गया।

स्रोत: Nobel Prize

अल्ट्रा-फ़ास्ट लेज़र पल्स के अनुप्रयोग

अत्यंत सूक्ष्म समय अवलोकन

अल्ट्रा-शॉर्ट लेज़र पल्स का एक अनुप्रयोग लक्ष्य को बहुत संक्षिप्त समय में “प्रकाशित” करना है, फेम्टोसेकंड क्रम में, जो एक अरबवें सेकंड का एक मिलियनवां भाग है। इससे अणु रासायनिक प्रतिक्रियाओं जैसी घटनाओं को तत्काल देखना संभव हो जाता है।

स्रोत: Nobel Prize

आगे की प्रगति एक पूरी नई वैज्ञानिक क्षेत्र, अटॉसेकंड विज्ञान (फेम्टोसेकंड का 1/1000) को खोल रही है। इसके साथ, वैज्ञानिक एटम के भीतर इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और अणु, और सघन अवस्था में पदार्थ का अध्ययन कर सकते हैं।

चिकित्सा उपयोग

इन लेज़रों का उपयोग लेज़र-प्लाज़्मा त्वरण बनाने में भी किया जाता है, जिससे प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन जैसे कणों को अत्यधिक ऊर्जा स्तर पर तेज किया जाता है। इन्हें विकिरण थेरेपी में उपयोग किया जा सकता है, और लेज़र के कारण मशीनें इतनी छोटी हो सकती हैं कि अस्पताल सेटिंग में फिट हो सकें।

अल्ट्रा-फ़ास्ट लेज़र का उपयोग नेत्र शल्य चिकित्सा में भी किया जाता है, जैसे लासिक सर्जरी जो चश्मे की आवश्यकता को हटाती है, और फोटोकोगुलेशन जो मधुमेह रेटिनोपैथी (रेटिना की बीमारियों) का उपचार करता है।

स्रोत: Nobel Prize

सामग्री विज्ञान

लेज़र को बहुत सटीक रूप से सामग्री में खोदने के लिए उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, समस्या यह है कि लेज़र के लंबे समय तक उपयोग से सामग्री जल्दी गर्म हो जाती है, जिससे नुकसानदेह शॉकवेव बनते हैं।

फेम्टोसेकंड लेज़र अभी भी खोदाई कर रहे हैं लेकिन इतने छोटे होते हैं कि अधिक गर्मी नहीं पैदा करते, जिससे यह समस्या समाप्त हो जाती है।

स्रोत: Nobel Prize

जैसा कि हमने उल्लेख किया, यह लेज़र को नेत्र शल्य चिकित्सा, डेटा संग्रहण, और सर्जिकल स्टेंट, खिंचे हुए धातु के माइक्रोमीटर आकार के सिलिंडर जो शरीर की रक्त वाहिकाओं और अन्य नलिकाओं में डाले जाते हैं, के निर्माण में उपयोग करने की अनुमति देता है।

लेज़र प्रौद्योगिकी में निवेश

लेज़र आधुनिक प्रौद्योगिकी के अनगिनत हिस्सों में मौजूद हैं, ऑप्टिकल डिस्क से लेकर सर्जिकल उपकरण, 3D प्रिंटिंग, अर्धचालक, निर्माण, और जीनोम सीक्वेंसर तक, जिसका $17.8B बाजार 2030 तक 7.8% CAGR से बढ़ने की उम्मीद है।

आप हमारे लेख “लेज़र आने वाले दशकों में प्रौद्योगिकी के उन्नयन के साथ एक प्रमुख भूमिका निभाने के लिए तैयार हैं” में लेज़र की संभावनाओं के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं, जिसमें भविष्य के नए उपयोग, जैसे रक्षा, स्वास्थ्य, और परमाणु संलयन शामिल हैं।

आप कई ब्रोकरों के माध्यम से लेज़र-संबंधित कंपनियों में निवेश कर सकते हैं, और आप यहाँ, securities.io, हमारे सिफारिशें पा सकते हैं सर्वश्रेष्ठ ब्रोकरों के लिए USA, Canada, Australia, UK, और कई अन्य देशों।

यदि आप विशिष्ट कंपनियों को चुनने में रुचि नहीं रखते, तो आप तकनीकी ETFs जैसे iShares U.S. Technology ETF (IYW) या ProShares Nanotechnology ETF (TINY) में भी देख सकते हैं, हालांकि अभी कोई समर्पित लेज़र-केवल ETF उपलब्ध नहीं है, जो लेज़र और प्रौद्योगिकी स्टॉक्स में विविधीकृत एक्सपोज़र प्रदान करेगा।

लेज़र कंपनियाँ

1. II-VI Marlow / Coherent

Coherent एक बड़ा औद्योगिक समूह है जिसमें 26,000+ कर्मचारी हैं और लेज़र प्रौद्योगिकी में अग्रणी है, जो उन्नत सामग्री II-VI (COHR ) Marlow और लेज़र निर्माता Coherent के विलय से बना है।

कंपनी लेज़र, ऑप्टिक्स, और फोटोनिक्स में उपयोग होने वाली उन्नत सामग्रियों में विशेषज्ञ है, जैसे इंडियम फॉस्फाइड, एपिटैक्सियल वेफ़र, और गैलियम आर्सेनाइड। यह पिछले दशक में कई अधिग्रहणों के कारण बड़ी हुई।

स्रोत: Coherent

कंपनी अपनी आय का 29% लेज़र से प्राप्त करती है, बाकी संबंधित उपकरण जैसे ऑप्टिकल फाइबर, इलेक्ट्रॉनिक्स, और इंस्ट्रूमेंटेशन से जुड़ी होती है।

स्रोत: Coherent

कंपनी की उपस्थिति उन्नत सामग्रियों जैसे थर्मोफोटोवोल्टाइक्स (जिस पर हमने पिछले लेख में चर्चा की), सिलिकॉन कार्बाइड, लेज़र, और इलेक्ट्रॉनिक्स में है, जिससे इसे सटीक निर्माण, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (3D प्रिंटिंग), इलेक्ट्रिफिकेशन, और नवीकरणीय ऊर्जा जैसी संरचनात्मक प्रवृत्तियों से लाभ मिलता है।

कंपनी ने हाल ही में अपने सिलिकॉन कार्बाइड व्यवसाय को एक नई इकाई में अलग किया है, जिसका 75% Coherent के पास है, बाकी भाग समान रूप से उसके साझेदार Mitsubishi Electric (सिलिकॉन कार्बाइड पावर IP लाता है) और Denso (इलेक्ट्रिफिकेशन और पावर सेमीकंडक्टर्स में ऑटोमोटिव सप्लायर) के पास है।

2. Corning

Corning एक विनिर्माण प्रौद्योगिकी कंपनी है और लेज़र बाजारों में अग्रणी है, जिसमें 3 मुख्य तकनीकें हैं: कांच विज्ञान, ऑप्टिकल फिज़िक्स (लेज़र सहित), और सिरेमिक विज्ञान।

स्रोत: Corning

50,000+ कर्मचारियों के साथ, यह कई बाजारों में मौजूद है, जिसमें ऑप्टिकल फाइबर (इसने 1970 में पहला कम-हानि वाला ऑप्टिकल फाइबर आविष्कार किया), सटीक निर्माण, क्षति और सटीक कांच, वायरलेस नेटवर्क, और ऑटोमोटिव उत्सर्जन नियंत्रण (कैटालिटिक कन्वर्टर के लिए सिरेमिक) शामिल हैं।

क्योंकि लेज़र स्वयं बहुत शुद्ध सामग्री और सटीक निर्मित कांच पर निर्भर होते हैं, Corning द्वारा रखी गई विभिन्न तकनीकों के बीच बहुत सी समन्वयता है।

समग्र रूप से, कंपनी की अपनी मुख्य तकनीक में सफल नवाचार की लंबी इतिहास है, जिसमें शामिल हैं:

• हीट-रेज़िस्टेंट ग्लास PIREX.
• LCD ग्लास.
• एंटीमाइक्रोबियल ग्लास.
• जेम्स वेब टेलीस्कोप के लिए इमेज कैप्चर तकनीक.
• न्यूक्लियर फ्यूज़न के लिए बीम-फ़ोकसिंग लेंस.

स्रोत: Corning

यह कई लेज़र-आधारित उपकरण भी बेचता है, जैसे कांच और अन्य नाज़ुक सामग्री को काटना और पॉलिश करना।

स्रोत: Corning

उन्नत लेंस, लेज़र, और सिरेमिक सभी प्रकार के हाई-टेक अनुप्रयोगों में, जैसे अर्धचालक निर्माण से लेकर जीवन विज्ञान तक, अधिक महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं।

कंपनी का एयरोस्पेस, बायोटेक & फार्मास्यूटिकल्स, इलेक्ट्रॉनिक्स & डिस्प्ले, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, और ऑटोमोटिव में उपस्थिति है, साथ ही अपने निचों में तकनीकी नेतृत्व है।

इन सभी क्षेत्रों की तेज़ी से वृद्धि हो रही है और वे उच्च-प्रौद्योगिकी उपकरणों पर विशेष प्रदाताओं द्वारा आपूर्ति किए जाने वाले उपकरणों पर अधिक निर्भर हो रहे हैं। इसलिए, कंपनी स्थिर रूप से बढ़ती रहेगी और अपने कई क्षेत्रों में एक प्रमुख शक्ति बनी रहेगी।