‘లీఫ్రానిక్స్‌’! వాడేసి పడేస్తే మట్టిలో కలిసిపోతాయి.. ఇవే భవిష్యత్‌ గ్యాడ్జెట్స్‌!

మన స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు లేదా ఎలక్ట్రానిక్‌ గాడ్జెట్లు పాడైపోతే చెత్తకుప్పల్లో ప్లాస్టిక్‌ వ్యర్థాలుగా మిగిలిపోతాయి కదా. అలా కాకుండా ప్లాస్టిక్‌ స్థానంలో రాలిపోయిన ఆకుల ఈనెలను సర్క్యూట్‌ బోర్డులుగా వాడుకుని సర్క్యూట్‌లను తయారుచేసే కొత్త సైన్స్‌ మ్యాజిక్కే లీఫ్ట్రానిక్స్‌. అన్‌బి‘లీఫ’బుల్‌ అనిపిస్తోందా! వాడేశాక, లేదా కాలం తీరిపోయాక ఈ లీఫ్ట్రానిక్‌ గ్యాడ్జెట్స్‌ని చెత్తలో పడేసినా, ప్లాస్టిక్‌లా అవి పర్యావరణాన్ని పాడుచేయకుండా మట్టిలో సహజంగానే కుళ్లిపోయి, ఎరువుగా మారిపోతాయి. అంటే, రాబోయే తరాల వారి కోసం ఒక ఆకుపచ్చని భవిష్యత్తు ఎదురు చూస్తోందన్నట్లే!

ఎలక్ట్రానిక్స్‌ రంగంలో ఇదొక కొత్త, ప్రకృతి హితమైన సాంకేతికత. సాధారణంగా మనం వాడే ఎలక్ట్రానిక్‌ వస్తువుల సర్క్యూట్‌ బోర్డులు, ప్లాస్టిక్‌ మెటీరియళ్లు పర్యావరణానికి చాలా హాని చేస్తాయి. అవి త్వరగా భూమిలో కలిసిపోవు. దీనికి పరిష్కారంగా జర్మనీ శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పుడు ఆకుల సహాయంతో ఎలక్ట్రానిక్స్‌ను కనిపెట్టే ప్రయోగాల్లో తలమునకలై ఉన్నారు. ఈ టెక్నాలజీనే ‘లీఫ్ట్రానిక్స్‌’ అంటున్నారు.

ఆకులలో ఉండే ‘ఈనెల’ నెట్‌వర్క్‌ నిర్మాణం చాలా గట్టిగా, ప్లాస్టిక్‌ లాంటి మన్నికను కలిగి ఉంటుంది. శాస్త్రవేత్తలు ఆకులలోని మెత్తని భాగాన్ని తొలగించి, ఆ ఈనెల అస్థిపంజరం లాంటి నిర్మాణాన్ని ప్లాస్టిక్‌ లేదా గాజుకు బదులుగా ఎలక్ట్రానిక్స్‌ సర్క్యూట్స్‌ తయారు చేయడానికి వాడేందుకు పరిశోధనలు జరుపుతున్నారు. ఈ టెక్నాలజీతో తయారైన ఎలక్ట్రానిక్‌ పరికరాలు భూమిలో సులభంగా కలిసిపోతాయి. దీనివల్ల ఎలక్ట్రానిక్‌ వ్యర్థాలు (ఇ–వేస్ట్‌) చాలా వరకు తగ్గుతాయి.

రెండేళ్ల క్రితమే దాదాపుగా విజయం
జర్మనీలోని ప్రఖ్యాత ‘డ్రెస్డెన్‌ యూనివర్సిటీ ఆఫ్‌ టెక్నాలజీ’ శాస్త్రవేత్తలు 2024 నవంబరులో ఈ టెక్నాలజీని ఒక కొలిక్కి తెచ్చారు. ఈ పరిశోధన బృందానికి ప్రొఫెసర్‌ కార్ల్‌ లియో, భారత సంతతికి చెందిన శాస్త్రవేత్త రాకేష్‌ ఆర్‌. నాయర్‌ నేతృత్వం వహించారు. లీఫ్ట్రానిక్స్‌పై వారి కృషికి సంబంధించిన పరిశోధన వివరాలు ప్రసిద్ధ సైన్స్‌ జర్నల్‌ ‘సైన్స్‌ అడ్వాన్సెస్‌’ లో ప్రచురితమయ్యాయి. భూమిపై నానాటికీ వేగంగా పెరిగిపోతున్న ఎలక్ట్రానిక్‌ వ్యర్థాలకు అడ్డుకట్ట వేయాలనే ఉద్దేశంతో ఈ బృందం రీసెర్చ్‌ ప్రారంభమైంది.

పరిశోధనలో భాగంగా శాస్త్రవేత్తలు మొదట మగ్నోలియా చెట్ల ఆకులను తీసుకుని, అందులోని మెత్తని కణాలను పూర్తిగా తొలగించారు. కేవలం బలమైన ఈనెల అస్థిపంజరం మాత్రమే మిగిలేలా చేశారు. ఆ అస్థిపంజరం ‘లిగ్నోసెల్యులోజ్‌’ అనే పదార్థంతో కూడి ఉంటుంది. ప్రకృతి సిద్ధమైన ఆ ఈనెల నిర్మాణానికి పాలిమర్‌ కోటింగ్‌ ఇచ్చారు. ఎలాగంటే, ఈనెను ‘ఇథైల్‌ సెల్యులోజ్‌’ అనే ప్లాస్టిక్‌ లాంటి గట్టి, పర్యావరణ హితమైన (భూమిలో కలిసిపోయే) ద్రవ పదార్థంలో ముంచటం ద్వారా! సాధారణంగా పర్యావరణానికి హాని చేయని పదార్థాలు త్వరగా వేడికి కరిగిపోతాయి.

కానీ, ఈ ఆకు ఈనెలల ఆధార (బేస్‌) నిర్మాణం వల్ల ఆ ‘ఇథైల్‌ సెల్యులోజ్‌’ పదార్థానికి ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకునే దృఢమైన బలం చేకూరింది! దీనిపై లేజర్‌ కటింగ్‌ ద్వారా సర్క్యూట్లు ప్రింట్‌ చేసి, ఎలక్ట్రానిక్‌ విడిభాగాలను అమర్చారు. ఈ విధంగా ఆకుల సహజ నిర్మాణాన్ని ఉపయోగించి, పర్యావరణానికి హాని చేయని ఎలక్ట్రానిక్‌ సర్క్యూట్‌ బోర్డులను తయారు చేసే విధానాన్ని కనిపెట్టి, దానికి ‘లీఫ్ట్రానిక్స్‌’ అని పేరు పెట్టారు. వాడేసిన తర్వాత వాటిని పారేస్తే సుమారు నెల రోజుల్లో శిథిలమైపోయి, మట్టిలో కలిసిపోతాయి.

మాగ్నోలియా చెట్టు కథ
లీఫ్ట్రానిక్స్‌ పరిశోధనకు నాయకత్వం వహించిన ప్రొఫెసర్‌ కార్ల్‌ లియో... డ్రెస్డెన్‌ యూనివర్శిటీలో సీనియర్‌ ప్రొఫెసర్‌. ఆర్గానిక్‌ ఎలక్ట్రానిక్స్‌ రంగంలో ఎన్నో పురస్కారాలు అందుకున్నవారు. 
ఆయనతో పాటుగా డాక్టర్‌ హాన్స్‌ క్లీమాన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త అదే విశ్వవిద్యాలయంలో రీసెర్చ్‌ గ్రూప్‌ లీడర్‌గా ఉన్నారు. ఆయన కూడా ప్రొఫెసర్‌ కార్ల్‌ లియో ఆధ్వర్యంలో పనిచేస్తూ, ఈ లీఫ్ట్రానిక్స్‌ ప్రాజెక్ట్‌లో కీలకమైన పాత్ర పోషించారు. వీళ్లిద్దరూ ఒకే విశ్వవిద్యాలయంలో, ఒకే ల్యాబ్‌లో కలిసి పనిచేస్తున్న సహచర శాస్త్రవేత్తలు అయినప్పటికీ ఈ లీఫ్ట్రానిక్స్‌ అనే ఐడియా వచ్చింది మాత్రం వీరిద్దరికీ కాదు. అక్కడే పీహెచ్‌డీ చేసిన రాకేష్‌ నాయర్‌కి వచ్చిన ఆలోచన అది! యూనివర్సిటీ ప్రాంగణంలోని మాగ్నోలియా చెట్టు కింద నడుస్తున్నప్పుడు రాకేష్‌కి లీఫ్ట్రానిక్స్‌ ఆలోచన తట్టింది. అంటే లీఫ్ట్రానిక్స్‌ అనే భావన ఏ రసాయన ప్రయోగశాలలోనో పుట్టలేదు. యూనివర్సిటీ ఆవరణలోని ఒక మాగ్నోలియా చెట్టు కింద జీవం పోసుకుంది.

దానికి ముందరి కథ..!
క్లీమాన్‌ దగ్గర పీహెచ్‌డీ చేసిన డాక్టర్‌ రాకేష్‌ నాయర్, ప్లాస్టిక్‌ లేదా గాజుకు బదులుగా పర్యావరణంలో సులభంగా కుళ్లిపోయే, లేదా శిథిలమైపోయే సహజ పదార్థాల కోసం వెతుకుతున్నారు. ఇద్దరూ కలిసి రకరకాల కాగితాలు, ప్లాస్టిక్, రబ్బరు, నైలాన్‌ పాలిథిన్‌ కవర్లను, సెల్యులోజ్‌ను పరీక్షించినప్పటికీ, ఎలక్ట్రానిక్స్‌ తయారీలో అవసరమైన వేడిని అవి తట్టుకోలేక కరిగిపోవటమో లేదా వంకరపోవటమో జరిగింది. ఏం చేయాలా అని సతమతమవుతున్న సమయంలో, రాకేష్‌ నాయర్‌ ఒక రోజు మాగ్నోలియా చెట్టు పక్కనుండి నడుచుకుంటూ వెళ్తున్నారు. అప్పుడే ఆయనకు.. ప్రకృతిలోని చెట్ల ఆకులు ఈ సమస్యకు పరిష్కారం చూపగలవనే ఆలోచన వచ్చింది.

ప్రయోగశాలలో నిర్ధారణ
మాగ్నోలియా ఆకులు చాలా గట్టిగా, బలమైన ఈనెల నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. నాయర్‌ వెంటనే ఆ ఆకులు సేకరించి ల్యాబ్‌కి తీసుకెళ్లారు. ఆకులపై ఉన్న మెత్తని భాగాన్ని తొలగించి, కేవలం బలమైన ఈనెల అస్థిపంజరాన్ని మాత్రమే మిగిల్చారు. ఆ ప్రకృతి సిద్ధమైన ఈనెల  నిర్మాణం, పర్యావరణ హితమైన పదార్థాలకు 180 సెల్సియస్‌ డిగ్రీల వరకు ఉష్ణోగ్రతను తట్టుకునే సామర్థ్యాన్ని ఇస్తుందని కనుగొన్నారు. అలా ఆ మాగ్నోలియా చెట్టు కింద కలిగిన చిన్న ఆలోచనే నేడు ప్రపంచాన్ని అబ్బురపరుస్తున్న ‘లీఫ్ట్రానిక్స్‌’కు దారితీసింది!

ఐదు శాస్త్ర విభాగాలు కలవాలి
లీఫ్ట్రానిక్స్‌ సాంకేతికత విజయవంతమై, ల్యాబ్‌ నుండి మన రోజువారీ వినియోగంలోకి రావాలంటే ప్రధానంగా 5 ముఖ్యమైన శాస్త్ర విభాగాలు కలిసి పనిచేయాల్సి ఉంటుంది.

అవి: మెటీరియల్స్‌ సైన్స్,  బయో–మెటీరియల్స్‌ ఇంజనీరింగ్‌ (ఆకుల నుండి రసాయనాలను తొలగించి, కేవలం గట్టి పీచు చట్రాన్ని వేరు చేయడం; అది తేమకు, వేడికి దెబ్బతినకుండా స్థిరపరచడం ఈ విభాగం బాధ్యత); ఆర్గానిక్‌–ఫ్లెక్సిబుల్‌ ఎలక్టాన్రిక్స్‌ (సహజమైన ఆకు ఉపరితలంపై ప్రవహించే వెండి/రాగి లిక్విడ్‌ ఇంక్‌లు, విద్యుత్‌ ప్రసరించే ఆర్గానిక్‌ పొరలు, సర్క్యూట్లు, ఒలెడ్‌ డిస్‌ప్లేలను డిజైన్‌ చేయడానికి ఈ శాస్త్రం అవసరం); ప్లాంట్‌ బయాలజీ–బయోమిమెటిక్స్‌ (ఏ రకం ఆకులు, వాటి ఈనెల ఆకారాలు ఎలక్ట్రానిక్స్‌కు బాగా సరిపోతాయో అధ్యయనం చేయడం, మొక్కల కణజాలం, వాటి బలాన్ని అర్థం చేసుకోవడంలో ఈ శాస్త్రం తోడ్పడుతుంది); 

కెమికల్‌ ఇంజనీరింగ్‌– సర్ఫేస్‌ సైన్స్‌ (ఆకు పొరలపైన లోహపు మార్గాలు ఊడిపోకుండా ఉండేలా చూడటం, లోహాల అణువులు ఆకు కణాల్లోకి వ్యాపించి సర్క్యూట్‌ పాడవకుండా ఉండేలా కెమికల్‌ బాండింగ్‌ను నిర్వహించడం ఈ విభాగం కిందకు వస్తుంది); ఎన్విరాన్‌మెంటల్‌ సైన్స్‌–ఎకో టాక్సికాలజీ (ఈ పరికరాలు వాడి పడేసిన తర్వాత మట్టిలో ఎంత త్వరగా కుళ్లిపోతాయి? వీటిలోని లోహాలు మట్టిని లేదా నీటిని విషపూరితం చేస్తాయా? అనే అంశాలను పరిశోధించి పర్యావరణానికి పూర్తిగా సురక్షితమని ధ్రువీకరించటానికి ఈ విభాగం అవసరం).

భవిష్యత్‌ ప్రయోజనాలు

• లీఫ్ట్రానిక్స్‌ సాంకేతికత అందుబాటులోకి వస్తే, మానవ జీవితం మీద, పర్యావరణంపైన దాని ప్రభావం చాలా విస్తృతంగా ఉంటుంది. ముఖ్యంగా ఎలక్టాన్రిక్‌ వ్యర్థాల సమస్యను నివారించడంలో ఇది కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది.

• వ్యవసాయ పొలాల్లో, అడవుల్లో నీటి శాతం, నేల సారం లేదా వాతావరణ మార్పులను పర్యవేక్షించే సెన్సర్లను తయారు చేయవచ్చు. ఇవి పని పూర్తయ్యాక నేలలో కలిసిపోతాయి కాబట్టి వీటిని తిరిగి సేకరించాల్సిన అవసరం ఉండదు.

• మానవ శరీరంపై అంటించే స్మార్ట్‌ హెల్త్‌ ప్యాచెస్, షుగర్‌ టెస్ట్‌ స్టిప్స్ర్, ఈసీజీ సెన్సర్ల తయారీలో వాడవచ్చు. ఇవి చర్మానికి ఎలాంటి హానీ చేయవు. ప్లాస్టిక్‌ వ్యర్థాలను పెంచవు.

• కొరియర్‌ ప్యాకింగ్‌లపై వాడే స్మార్ట్‌ ట్రాకింగ్‌ ట్యాగ్‌లు, తాత్కాలిక డిస్‌ప్లేలు, స్మార్ట్‌ లేబుల్స్‌గా వాడొచ్చు.

• ఆకుల ఈనెల ఆకారాన్ని ఉపయోగించి, వాటిపై రాగి లేదా వెండి పూత పూసి సూక్ష్మక్రిములను సంహరించే సహజమైన ఫిల్టర్లుగా మార్చవచ్చు. ఇది తక్కువ ఖర్చుతో ఇ–కోలి వంటి బ్యాక్టీరియాలను నీటి నుండి తొలగిస్తుంది.

• వంగే స్వభావం ఉండే ఫ్లెక్సిబుల్‌ సోలార్‌ ప్యానెళ్లు, సూపర్‌ కెపాసిటర్లు, తేలికపాటి ఒలెడ్‌ (ఆర్గానిక్‌ లైట్‌–ఎమిటింగ్‌ డయోడ్‌) డిస్‌ప్లేల తయారీలో ఉపయోగించవచ్చు. ప్రస్తుతం మనం వాడే ఎలక్ట్రానిక్స్‌ ప్లాస్టిక్, పలు విషపూరితమైన కెమికల్స్‌తో తయారై వేల సంవత్సరాలు మట్టిలో కరగకుండా ఉండిపోతున్నాయి. అలా కాకుండా, లీఫ్ట్రానిక్స్‌ ద్వారా ‘వాడేసి పడేశాక మట్టిలో కలిసిపోయే’ ఆకుపచ్చని భవిష్యత్తును నిర్మించవచ్చు.

తయారీలో ప్రధాన సవాళ్లు 
‘లీఫ్ట్రానిక్స్‌’ అనేది సహజమైన ఆకుల ఈనెల వ్యవస్థను, ప్లాంట్‌ స్కాఫోల్డ్‌లను (ఆకుల అస్థిపంజరాలు) ఉపయోగించి పర్యావరణ రహిత, బయోడిగ్రేడబుల్‌ ఎలక్ట్రానిక్‌ సర్క్యూట్‌లను తయారుచేసే ఒక నూతన సాంకేతిక రంగం కనుక సహజంగానే పరిశోధకులకు కొన్ని సవాళ్లూ ఎదురౌతున్నాయి. మొదటది, ప్రతి ఆకు పరిమాణం, మందం, ఈనెల నిర్మాణం వేర్వేరుగా ఉంటాయి. అందుకే పరిశ్రమలలో ఒకే ప్రమాణంతో  మాస్‌ ప్రొడక్షన్‌ చేయడం పెద్ద సవాలు. రెండవది, ఆకులలో ఉండే పీచు పదార్థాలు గాలిలోని తేమను త్వరగా పీల్చుకుంటాయి. దీనివల్ల ఆకుల సర్క్యూట్‌లలో షార్ట్‌ సర్క్యూట్‌లు కావడం లేదా పొరలు విడిపోవడం జరిగే అవకాశం ఉంది.

మూడు, సాధారణ ఎలక్ట్రానిక్‌ (ఎఫ్‌.ఆర్‌.–4)  బోర్డులతో పోలిస్తే ఆకుల పీచు, బయో–పాలిమర్‌లు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (ఉదాహరణకు సోల్డరింగ్‌ చేసేటప్పుడు) దెబ్బతినే అవకాశం ఉంది. నాలుగు, సర్క్యూట్‌ మార్గాల కోసం వాడే వెండి లేదా రాగి లోహాల సూక్ష్మ అణువులు కాలక్రమేణా ఆకు కణజాలంలోకి విస్తరించి సర్క్యూట్‌ పనితీరును దెబ్బతీస్తాయి. చివరిగా, లీఫ్ట్రానిక్స్‌ సాంకేతికత తక్కువ విద్యుత్‌ వాడే, స్వల్పకాలిక లేదా పునర్వినియోగ పరికరాలకు మాత్రమే అనుకూలం. హై–పెర్ఫార్మెన్స్‌ ప్రాసెసర్ల స్థానంలో దీనిని ఇప్పటికిప్పుడే వాడలేము.

పదహారేళ్లుగా ప్రయోగాలు!
లీఫ్ట్రానిక్స్‌ను ఆవిష్కరించేందుకు 2010 చివర్ల నాటి నుంచీ ప్రయోగాలు జరుగుతున్నాయి. ఇక ఆకుల నిర్మాణాన్ని సోలార్‌ సెల్స్, సూపర్‌ కెపాసిటర్లు, ఫ్లెక్సిబుల్‌ ఎనర్జీ స్టోరేజ్‌ కోసం ఉపయోగించడంపై విశ్వవిద్యాలయాలలో గత పదేళ్లుగా పరిశోధనలు జరుగుతున్నాయి. తొలిసారి 2024 చివరిలో ముందడుగు పడింది! వీరు ఆకుల స్కాఫోల్డ్‌లపై ఆధారపడి పనిచేసే ‘ఆర్గానిక్‌ లైట్‌–ఎమిటింగ్‌ డయోడ్‌’ (ఒలెడ్‌)ను, ట్రాన్సిస్టర్‌లను విజయవంతంగా తయారు చేసి చూపించారు.

ప్రస్తుతం వివిధ విశ్వవిద్యాలయాలు గ్రీన్‌–టెక్‌ స్టార్టప్‌లు దీనిని వ్యాపారాత్మకంగా వినియోగంలోకి తీసుకురావడానికి  పైలట్‌ ప్రాజెక్ట్‌లను నిర్వహిస్తున్నాయి. లీఫ్ట్రానిక్స్‌ కేవలం ఒక కొత్త టెక్నాలజీ మాత్రమే కాదు, ఎలక్ట్రానిక్‌ వ్యర్థాల నుండి మన భూమిని రక్షించే ఒక తిరుగులేని పరిష్కారం. ప్రకృతి ఇచ్చిన ఆకులతో భవిష్యత్‌ ఎలక్ట్రానిక్స్‌ను నిర్మించడం ద్వారా టెక్నాలజీ అంటే పర్యావరణాన్ని నాశనం చేయడం కాదు, దానితో కలిసి జీవించడమే అని ఈ సాంకేతికత నిరూపిస్తోంది. రాబోయే కాలంలో మనం వాడే గ్యాడ్జెట్స్‌ పర్యావరణానికి భారం కాకుండా, తిరిగి మట్టికి ప్రాణం పోసేలా మారనున్నాయనే అనుకోవాలి!
- సాక్షి స్పెషల్‌ డెస్క్‌

ఇవి కూడా చదవండి: కొబ్బరిచెట్టు కోసం కేసు.. ‘టీ తాగుతూ మాట్లాడుకోండి’ అన్న కోర్టు!