अतिसूक्ष्म विज्ञानाची गरुडझेप (डॉ. संजय ढोले)

नॅनो टेक्‍नॉलॉजी म्हणजे अतिसूक्ष्म पदार्थांचा उपयोग करून विविध गोष्टी साध्य करण्याचं तंत्रज्ञान सध्या वेगानं लोकप्रिय होत आहे. वैद्यकशास्त्रापासून ते अवकाशशास्त्रापर्यंत अनेक गोष्टींमध्ये नॅनो टेक्‍नॉलॉजीचा विस्तार वाढत आहे. कल्पनाही करता येणार नाही अशा अनेक गोष्टी भविष्यात या तंत्रज्ञानामुळं साध्य होणार आहेत. या तंत्रज्ञानाच्या भविष्यातल्या वाटचालीवर एक नजर.

एकोणिसाव्या शतकाचा उत्तरार्ध आणि विसाव्या शतकाचा प्रारंभ भौतिकशास्त्रानं व्यापून टाकला होता. यातूनच इलेक्‍ट्रॉन, प्रोट्रॉन, न्यूट्रॉनचा शोध लागून अणूच्या रचनेला मूर्त स्वरूप आलं. त्यामुळं विविध पदार्थ आणि त्यांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास होऊन, आराखडे शोधले गेले. त्यामुळं पदार्थविज्ञानाच्या सूक्ष्मतेकडं वाटचाल सुरू झाली. पूर्वार्धात ट्रान्झिस्टरचा शोध लागल्यानंतर एक प्रकारची सूक्ष्मतेची लाट उसळली. इलेक्‍ट्रॉनिक घटकांचा आकार कमी होऊन वेगवान विश्‍वाकडं झेप घेण्यात आली. याचाच आधार घेऊन विसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धातच हळूच अतिसूक्ष्म विश्‍वाची चाहूल लागली आणि पूर्वसंध्येला ती फोफावत गेली. मात्र, एकविसाव्या शतकाचं झुंजुमुंजू होताना अतिसूक्ष्म पदार्थ आणि तंत्रज्ञानानं गरुडझेप घेण्याचा प्रयत्न केला. उत्तरोत्तर आता त्याचा वेग वाढून अवघ्या मानवसृष्टीचा तो एक अविभाज्य घटक बनू पाहत आहे. मानवी जीवनात आमूलाग्र बदल होण्याची ही नांदी आहे. म्हणूनच भविष्यातलं आणि एकविसाव्या शतकातल्या प्रमुख विज्ञान म्हणून अतिसूक्ष्म विज्ञान अर्थात नॅनोशास्त्र आणि तंत्रज्ञानाकडं पाहिलं जात आहे. येत्या काही वर्षांत विविध क्षेत्रांत अतिसूक्ष्म पदार्थांचा समावेश होणार असून, मानवी जीवन कल्पनातीत होणार आहे.

पूर्वेतिहास
अतिसूक्ष्म किंवा नॅनो पदार्थांचा उपयोग प्राचीन काळातही झाल्याचं दिसतं. कदाचित त्यावेळी या शब्दांचा सखोल पाठपुरावा झाला नसेल; पण या तंत्रज्ञानाचा अंतर्भाव होता. अश्‍मयुग आणि लोहयुगात याच्या खाणाखुणा सापडतात. दोन हजार वर्षांपूर्वी ग्रीक आणि रोमन्सनी केस रंगवण्यासाठी सल्फाईड अतिसूक्ष्म स्फटिकांचा उपयोग केला होता, तर एक हजार वर्षांपूर्वी रंगीबेरंगी खिडक्‍या, दारं आणि चिनी भांडी बनवण्यासाठी वेगवेगळ्या आकारांचे सोन्यांचे अतिसूक्ष्म कण खुबीनं वापरल्याचं दिसतं. मुख्यतः प्राचीन आयुर्वेदात ऋषी महामुनींनी औषधनिर्मितीत अतिसूक्ष्म कणांचा वापर केल्याचे संदर्भ मिळतात. याशिवाय निसर्गातच अतिसूक्ष्म कणाचा वापर केल्याचे संदर्भ मिळतात. यात कमळ, फुलपाखरं, मोरपीस, पक्षी, किडे, डास, रंगीत मासे, जीवाणू, विषाणू एवढंच काय; पण पालीच्या पायाला असलेले अतिसूक्ष्म केस या सर्वच गोष्टी म्हणजे निसर्गनिर्मित अतिसूक्ष्म कणांची उधळणच आहे आणि निसर्गानं तिचं नियोजन आधीच करून ठेवलेलं आहे.

नॅनो संकल्पनेचे पुनरुज्जीवन
ट्रान्झिस्टरच्या शोधानं पदार्थाच्या घटकांची वाटचाल सूक्ष्मतेकडं सुरू असतानाच, त्याच दरम्यान म्हणजे इसवीसन 1959 मध्ये रिचर्ड फिनमन यांनी भौतिकशास्त्र आणि एकूणच सर्वांगीण विविध विज्ञान विषयावर व्याखानमाला सुरू केली होती. त्यातल्याच एका व्याख्यानादरम्यान त्यांनी पदार्थांच्या मुळाशी बरीच जागा असून भरपूर करण्यासारखं असल्याचं दिशादर्शक विधान केलं आणि तिथून खऱ्या अर्थानं शास्त्रीय जगतात अतिसूक्ष्म पदार्थ आणि घटकनिर्मितीविषयी विचारमंथनाला सुरवात झाली. या व्याख्यानादरम्यानच त्यांनी नॅनोविषयी विस्तृतपणे सांगितलं. नॅनो आकार म्हणजे ज्या पदार्थांची लांबी, रुंदी, उंची सर्व नॅनोमीटर (10-9 मीटर) एवढं असेल आणि त्यांचे गुणधर्म मोठ्या आकाराच्या पदार्थांपेक्षा भिन्न असू शकतील, अशी व्याख्या त्यांनी केली. एक एक अणू आणून नॅनो आकाराचे पदार्थ तयार करणं आणि त्यांचे गुणधर्म अभ्यासणं हे मोठं आव्हान फिनमन यांनी एकविसाव्या शतकातल्या शास्त्रज्ञांपुढं ठेवलं आहे.

नॅनो पदार्थांची निर्मिती आणि ओळख
आतापर्यंत प्रयोगशाळेत नॅनो पदार्थांच्या निर्मितीसाठी रासायनिक, भौतिक, जैविक, किरण अशा पद्धतींचा वापर होत असून, 1 ते 100 नॅनोमीटर आकाराचे धातू, वाहक, अर्धवाहक आणि रोधक पदार्थांचे अतिसूक्ष्म कण निर्माण करणं शक्‍य झालं आहे. त्याची ओळख आणि पृथःक्करण हे बहुतांशी संवेदनक्षम आणि कार्यक्षम सूक्ष्मदर्शिका, तक्षणाकृती, क्ष-किरण, प्रकाशीय आणि रमण स्पेक्‍टोमीटर्सच्या साह्यानं करणं शक्‍य झालं आहे. नॅनो स्कोप आणि इतर तंत्रांच्या साह्यानं नॅनो पदार्थांचे रंग, विद्युतवहनशक्ती, उष्णता, चुंबकीयशक्ती, प्रकाशपरावर्तन, शोषण्याची क्रिया आणि आवाज वाहू देण्याची शक्ती हे गुणधर्म पडताळणं आज शक्‍य झालं आहे आणि आता बकीबॉल, कार्बन निवळ्याही निर्माण होऊ शकल्या. या शास्त्राचा उपयोग अवकाशयानापासून घरगुती वस्तूंपर्यंत नव्हे, तर औषधं, शस्त्रक्रिया, पर्यावरण, सौंदर्यशास्त्र, दळणवळण, संपर्क, मनोरंजन, संगणक इत्यादी विविधांगी क्षेत्रांत होणार असून, मुख्यत्वे वैद्यकीय क्षेत्रात चिकित्सा आणि औषध या दोन्हींमध्ये नॅनो पदार्थ खूपच उपयुक्त ठरणार आहेत.

वैद्यकशास्त्रातलं नॅनो तंत्रज्ञान
औषधनिर्माण आणि प्रसारण ः सध्या वैद्यकीय क्षेत्रात अतिसूक्ष्म पदार्थ आणि तंत्रज्ञानाचे बहुसंख्य उपयोग येऊ घातलेले आहेत. आण्वीय पातळीवरील नॅनो पदार्थांचे गुणधर्म बदलत जाऊन, पेशीसदृश किंवा त्यांच्याशी साधर्म्य दाखवणारे पदार्थ निर्माण करणं प्रयोगशाळेत शक्‍य होणार आहे, असं शास्त्रज्ञांना वाटतं. चिकित्सा, शल्यचिकित्सा आणि औषधं या सर्वांमध्ये नॅनो पदार्थाचा आणि तंत्राज्ञानाचा सखोल उपयोग होऊ शकेल. म्हणूनच शरीरातलं हृदय, मेंदू, यकृत, फुफ्फुस, किडनी, हाडं यांच्याशी संबंधित रोगांवर अतिसूक्ष्म पदार्थांच्या मदतीनं उपचार करता येऊ शकतील. याशिवाय पेशीय पातळीवर रोगासंबंधीची माहिती व निदान या तंत्रज्ञानाद्वारे करणं सहज शक्‍य होणार आहे आणि रोग शरीरात फोफावण्याआधीच त्याचा अटकाव किंवा सशक्त उपचार करून समूळ नायनाट करता येईल. यात अतिसूक्ष्म आकाराचे आणि विशिष्ट पेशींना ओळखणारे नॅनोपदार्थ निर्माण करून, विकारांवर औषधं पोचवणं शक्‍य होणार आहे. त्यात मुख्यत्वे औषध स्वरूपातले नॅनो कण कार्बनच्या अतिसूक्ष्म नळीमध्ये भरून- जी सहज शिरेमधून जाऊ शकेल- ती इंजेक्‍शनद्वारे देऊन शरीरात योग्य ठिकाणी उपचार करता येणार आहेत. ही औषधानं भरलेली नळी प्रामुख्यानं रोग असणाऱ्या ठिकाणी जाऊन उपचार करू शकेल. यालाच स्थानिक स्थितीतली रोगचिकित्सा म्हणतात. यानं रोगाचं उच्चाटन होईलच; पण त्या व्यतिरिक्त शरीरातल्या इतर कुठल्याही अवयवांवर त्याचा परिणाम होणार नाही.

कर्करोग उपचार ः बदलत जाणाऱ्या पर्यावरण आणि वातावरणामुळं, मानवी शरीर व डीएनए पातळीवर मोठ्या प्रमाणात बदल होत आहेत. कर्करोगासारखा गंभीर आजार प्राथमिक अवस्थेमध्येच समजला, तर त्यावर प्रभावीपणे उपचार करून रूग्णाला पूर्णपणे बरा करता येऊ शकतो; पण सध्या कर्करोगाच्या पेशी मिलिमीटरच्या आधिक आकार झाल्याखेरीज यंत्रणेला समजणं शक्‍य होत नाही. म्हणून यात नॅनोपदार्थ मुख्य भूमिका बजावणार असून, कर्करोगासारख्या पेशीला एकटं पाडून तिचाही नायनाट करणं शक्‍य होणार आहे. फक्त कर्करोग पेशीला चिटकून राहील, असे नॅनो कण शोधण्यात येत असून, त्यात सोनं, चांदी आणि इतर अर्धवाहक पदार्थांचा उपयोग पडताळून पाहिला जात आहे. अशा कर्करोग पेशीला चिकटलेल्या नॅनो पदार्थांच्या कणांवर जर विशिष्ट तरंगलांबी आणि वारंवारतेचा प्रकाशकिरण किंवा रेडिओतरंग टाकले, तर ते शोषून त्याचं रूपांतर उष्णतेत होऊन परिणाम कर्करोग पेशी जळण्यात होतो. यात इन्फ्रारेडिएशनचा किंवा शक्तिशाली रेडिओ तरंगांचा प्रभावीपणे उपयोग होऊ शकतो, असं शास्त्रज्ञांना वाटतं. कर्करोगाची एक पेशी शोधण्याची यंत्रणा निर्माण झाली, तर तिचा नायनाट करणं नॅनोतंत्राच्या साह्यानं शक्‍य होणार आहे. ही उपचारपद्धत रासायनिक किंवा किरणचिकित्सेपेक्षा खूप यशस्वी होऊन, मानवाला जीवदान मिळू शकेल. सध्या दुसऱ्या टप्यातला कर्करोग पूर्ण बरा करण्याच्या वेगवेगळ्या पद्धती अस्तित्वात आल्या आहेत आणि भविष्यात नॅनोतंत्रज्ञानाची साथ लाभलीच, तर निश्‍चितपणे शेवटच्या टप्यातला कर्करोगही बरा करणं शक्‍य होऊ शकेल. शास्त्रज्ञांचे प्रयत्न त्या दिशेने सुरू आहेत.

विषाणूंचा निचरा ः दिवसेंदिवस प्रदूषणामुळं वातावरणात विषाणूंचा प्रादुर्भाव मोठ्या प्रमाणात होतो आहे आणि मानवी प्रतिकारशक्तीही क्षीण होत असल्यानं, प्रादुर्भाव मोठ्या प्रमाणात होतो आहे. नॅनो कणांना डीएनएसारखे रेणू जोडून त्यांचे उपयोग एचआयव्ही, अँथ्रॅक्‍स, एचवन एनवन, डेंगीसारख्या जीवघेण्या विषाणूंना ओळखून नाश करण्याचे प्रयत्न चाललेले आहेत. अशा विषाणूंना वेळीच आवर घालण्याचं काम भविष्यात नॅनो तंत्रज्ञान करणार आहे. काही रुग्णांमध्ये कृत्रिम प्रत्यारोपण केलं जातं. असे अवयव रुग्णाचे शरीर सहजासहजी स्वीकारत नाही. त्यासाठी नॅनो कणांचा किंवा पदार्थांचा विशिष्ट लेप लावून, तो अवयव सहजपणे रुग्णांत चपखलपणे बसेल आणि स्वीकारला जाईल, असे प्रयत्न सुरू आहेत. म्हणूनच या शास्त्राला एकविसाव्या शतकातलं विज्ञान म्हणून संबोधलं जातं.

नॅनोब्ज म्हणजे अतिसूक्ष्म यंत्रमानव
यंत्रमानवांनी मानवी जीवनामध्ये आमूलाग्र बदल घडवून आणले आहेत. औद्योगिक क्षेत्रापाठोपाठच अवकाशशास्त्रामध्येही त्यांचे अनेकविध असे उपयोग असून, अंतराळ मोहिमांमध्ये त्यांचा आजही कार्यक्षमतेनं उपयोग होत आहे. यंत्रमानवाचा आकार हा मानवी आकारापासून सूक्ष्म म्हणजे मायक्रोब्ज ते अतिसूक्ष्म म्हणजेच नॅनोब्ज आकारापर्यंत गेला आहे. भविष्यात अतिसूक्ष्म पातळीवर यंत्रमानवाचा आकार नेणं शक्‍य होईल. आताच्या यंत्रमानवासारखा कदाचित तो नसेल, तर एखाद्या पेशी अथवा जीवाणू-विषाणूंसारखा तो दिसेल. याचाच अर्थ अतिशय त्रोटक जागेत एक एक अणू बसवून हा यंत्रमानव तयार करण्याचे प्रयत्न होत आहेत. या नॅनो यंत्रमानवाला पाहायचे झाल्यास अतिशय संवेदनशील सूक्ष्मदर्शिकेखाली पाहणं त्याला शक्‍य होईल. असा अतिसूक्ष्म यंत्रमानव तयार करणं शास्त्रज्ञांच्या दृष्टीनं आव्हानात्मक आहेच; पण त्याचवेळी त्याची स्मृतिसंचय प्रणाली तयार करून, त्याच्याकडून वेगवेगळी कामंही करून घेणं तेवढंच आव्हानात्मक ठरणार आहे. अशा अतिसूक्ष्म यंत्रमानवाची कार्यक्षमता आणि चपळता प्रचंड प्रमाणात राहील, अशी शास्त्रज्ञांना खात्री वाटते.
डेक्‍सलर नावाच्या शास्त्रज्ञाचं म्हणणं आहे, की भविष्यकाळात असे अतिसूक्ष्म यंत्रमानव तयार करणं शक्‍य असून, ते कोणतंही काम कमी वेळेत, कमी खर्चात आणि पर्यावरणाचा समतोल राखत करू शकतील. शरीरात कुठल्याही भागातल्या अवयवांच्या रोगावर हे अतिसूक्ष्म यंत्रमानव तिथंच उपचार करून परत येतील. त्यामुळं औषधांचे दुष्परिणामही होणार नाहीत. यात प्रामुख्यानं हृदय, फुप्फुसं, किडनी, लिव्हर, जठर यांसारख्या अवयवांशी संबंधित दुर्धर आजारांचा समावेश आहे. औषधांचा कुठलाही दुष्परिणाम न जाणवता, अतिसूक्ष्म यंत्रमानव, कमी कालावधीत प्रभावीपणे या अवयवांवर स्थानिक उपचार करू शकतील, असा विश्‍वास डेक्‍सलर या शास्त्रज्ञाचा आहे. याशिवाय विषारी पेशी किंवा कर्करोगाच्या पेशींनाही डोके वर काढण्याच्या आधीच हे अतिसूक्ष्म यंत्रमानव त्यांचा नायनाट करू शकतील, असा त्यांचा विश्‍वास आहे.

मानवी संजीवनी
याशिवाय वेगवेगळ्या अवयवांच्या नॅनो पेशी प्रयोगशाळेत निर्माण करून, अतिसूक्ष्म यंत्रमानवाच्या साह्यानं माणसाचं म्हातारपणही टाळणं शक्‍य असून संजीवनी मिळेल. डेक्‍सलर व्यतिरिक्त एटिंगर आणि मर्क्‍ले या शास्त्रज्ञांचाही भविष्यातल्या अशा तंत्रज्ञान आणि अतिसूक्ष्म यंत्रमानवाच्या विकसनावर विश्‍वास आहे. याव्यतिरिक्त दुसऱ्या यंत्रमानवाला निर्माण करू शकणारे अतिसूक्ष्म यंत्रमानव तयार करण्याबाबतचीही एक कल्पना आहे. असं झालं, तर एका मिनिटात प्रचंड म्हणजे अब्जावधी यंत्रमानव निर्माण होऊन पृथ्वीतलावर त्यांचं राज्य दिसेल. म्हणूनच काही शास्त्रज्ञ या तंत्रज्ञानाला "नॅनो नॉनसेन्स' असं संबोधतात. त्यात फ्युलरिनचा शोध लावणारे अमेरिकेतल्या राईस विद्यापीठाचे प्राध्यापक स्मॉले यांचा समावेश आहे. त्यांना हा सर्वच मूर्खपणा वाटतो. एक एक अणू एकत्र आणून, त्याची योग्य जुळवाजुळव करुन त्यांचा यंत्रमानव बनवायला मानवाला कोट्यवधी वर्षं लागतील, असं त्यांचं म्हणणं आहे. मात्र, ही सगळी मतमतांतरं बाजूला ठेवली, तरी अतिसूक्ष्म यंत्रमानव मानवी जीवन बदलवून टाकतील, यात शंका नाही आणि त्या दृष्टीनं मानवाचं आश्‍वासक पाऊल पडत आहे.

अतिसूक्ष्म बॉंब
अतिसूक्ष्म विज्ञान आणि तंत्रज्ञानामुळं सूक्ष्मपातळीवर बरंच काही घडू पाहत आहे. त्यातूनच अतिसूक्ष्म स्फोटकं किंवा अतिसूक्ष्म बॉंबची संकल्पना पुढं आली आहे. त्यासाठी प्रयोगशाळेत निर्माण केल्या जात असलेल्या बकमिन्स्टर फ्युलरिन बकीबॉलचा उपयोग खुबीनं करण्याचा प्रयत्न होत आहे. त्याला बकीबॉलही म्हटलं जातं. खरं तर क्रोटो आणि स्मॉले या शास्त्रज्ञांनी केवळ साठ कार्बन अणूंचा चेंडूच्या आकारासारखा रेणू - ज्याच्या पृष्ठभागावर पंचकोन आणि षटकोन रेखाकृती होत्या - निर्माण करण्यात यश मिळवलं. त्याबद्दल त्यांना नोबेल पुरस्कारानं सन्मानित करण्यात आलं; पण आता याच कार्बन रेणूला जर स्फोटकसदृश पदार्थांचा लेप लावला, तर बकीबॉल अतिसूक्ष्मबॉंब म्हणून कार्य करेल काय, असा प्रश्‍न उपस्थित झाला. त्याचं उत्तर होय असं आहे. कारण शास्त्रज्ञांनी संगणकावर त्याची प्रतिकृती निर्माण करून हे घडवून आणलं. त्यात प्रामुख्यानं कार्बन रेणूवर नायट्रस ऑक्‍साईड रेणूंचं आवरण चढवून 1300 डीग्री फॅरनहाईट एवढ्या तापमानाला नेलं असता, त्यात नॅनो सेकंदामध्ये नायट्रस रेणूचं रस्खलन कार्बनमध्ये होऊन त्याच्यातून वायू बाहेर पडला आणि यात नायट्रस ऑक्‍साइडचं प्रमाण जास्त असून, तेच स्फोटासाठी इंधन म्हणून वापरलं गेलं. क्षणार्धात स्फोटाचं तापमान 6700 डिग्री फॅरनहाईटपर्यंत गेलं. असं होऊ शकतं, हे या प्रयोगातून सिद्ध झालं. हे संशोधनशास्त्रातला मैलाचा दगड ठरू शकतं. हा अतिसूक्ष्म बॉंब कुठं वापरला जाऊ शकतो याविषयी शास्त्रज्ञांपुढं मंथन सुरू आहे. शक्‍यतो छोट्या पातळीवर किंवा लहान लक्ष्य नेस्तनाबूत करण्यासाठी त्याचा उपयोग होऊ शकतो; पण प्रामुख्यानं असा अतिसूक्ष्म बॉंब हा वैद्यकीय क्षेत्रात वापरला जाऊ शकतो. कॅन्सर पेशींच्या किंवा घातक जीवाणूंच्या विरुद्ध मुकाबला करण्यास हे शस्त्र चांगलं उपयोगी पडू शकतं, असं शास्त्रज्ञांना वाटतं. शिवाय अतिसूम बॉंबफोट घडवून विषारी कर्करोग पेशी नष्ट होऊ शकतात, हा या संशोधनाचा मुख्य परिपाक असू शकेल.

अतिसूक्ष्म स्फोटकं
एकविसावं शतक हे अतिसूक्ष्म तंत्रज्ञान आणि पदार्थांचं आहे आणि हे संशोधन विविध क्षेत्रांत आघाडी घेईल, यात शंका नाही. अतिसूक्ष्म म्हणजे नॅनो आकारात काही अणू गोळा करून, त्याचे गुणधर्म पडताळले जात आहेत. यात प्रामुख्यानं इतर पदार्थांव्यतिरिक्त स्फोटकांविषयीच्या संशोधनाचाही सहभाग आहे. काही पदार्थ अतिसूक्ष्म पातळीवर नेले असता स्फोटक हा गुणधर्म प्रामुख्यानं दर्शवतात. म्हणजेच एक-दोन किलोमीटरचा परिसर उद्‌ध्वस्त करण्यासाठी कित्येक टन आरडीएक्‍स किंवा टीएनटी या रासायनिक स्फोटकांची गरज भासते. मात्र, अतिसूक्ष्म स्फोटकांचा शोध घेतला, तर तेवढाच परिसर उद्‌ध्वस्त करण्यासाठी चिमूटभर अतिसूक्ष्म पदार्थांची गरज भासेल. 1990 पासूनच अतिसूक्ष्म आकारातल्या स्फोटकांच्या शोधाची सुरवात झाली आहे. कारण पारंपरिक रासायनिक स्फोटकांपेक्षा यांची क्रियाशीलता प्रचंड प्रमाणात आहे. याचा मुख्यतः हेतू अतिशय शक्तिशाली बॉंब तयार करण्याचा आहे. यात प्रामुख्यानं थर्मांइटिक पदार्थांचा समावेश आहे. मुख्यत्वे ऍल्युमिनिअम मॉलिब्डेनम, ऍल्युमिनियम कॉपर, टिटॅनियम बोरॉनसारख्या पदार्थांचा समावेश आहे. अशी अतिसूक्ष्म स्फोटकं केवळ विघातक कार्यासाठी वापरली जाऊ शकतील असं नसून ही स्फोटकं औद्योगिक, वैद्यकीय आणि कृषी क्षेत्रातसुद्धा मोठ्या प्रमाणात वापरली जाऊ शकतील, असा विश्‍वास शास्त्रज्ञांना आहे. मात्र, विघातक म्हणून त्याचा वापर होणं अटळ असून, त्या वापरावर नियंत्रण ठेवणं हीच चिंतेची बाब असणार आहे.

ऊर्जा
कार्यक्षम सौर विद्युतघट निर्माण करणं हे आजच्या पदार्थविज्ञानापुढं मोठं आव्हान आहे. यासाठी नॅनो कण आणि पदार्थांचा खुबीनं वापर होतो आहे. मुख्यत्वे अर्धवाहक आणि संयुगांवर आधारित नॅनो पदार्थांचा उपयोग करण्याचे प्रयत्न शास्त्रज्ञ करत असून, यासाठी सौर स्पेक्‍ट्रम अतिनील, जांबूपर व दृश्‍य किरणांचा समावेश असणाऱ्या विविध पदार्थात शोषून पूर्ण क्षमतेनं ऊर्जानिर्मितीचं ध्येय आहे. सध्या तीस ते पस्तीस टक्केच सौरऊर्जा पदार्थांत वापरणं शक्‍य होतं. आता विविध नॅनो रचनांच्या साह्यानं हा सौरघट पूर्णपणे विद्युत वहनात रूपांतरित करण्याचं ध्येय आहे. यासाठी विविध पदार्थांचे संप्रेरक वापरले जाणार असून, सूक्ष्म सौरघटकांची निर्मिती करणं शक्‍य होणार आहे. त्यामुळं बहुतांशी ऊर्जेची गरज भागविली जाणार आहे.

अवकाश
भविष्यात अतिसूक्ष्म, सूक्ष्म आणि छोट्या उपग्रहनिर्मितीचं ध्येय शास्त्रज्ञ बाळगून असून, त्यासाठी कमी इंधन दीर्घकाळासाठी उपयोगात आणणं शक्‍य होणार आहे. शिवाय छोटे स्पेसक्राफ्ट तयार करून, प्रदीर्घ काळासाठी अंतराळात पाठवणं शक्‍य होईल. शिवाय नॅनोब्जचा वापर शास्त्रज्ञ खुबीनं करणार असून, अतिसूक्ष्म यंत्रमानवांची फौज अंतराळात अनंत प्रवासासाठी पाठवण्यात येईल आणि अतिसूक्ष्म तंत्रज्ञानानं दळणवळण वेगवान झाल्यानं, त्यांचापासून सातत्यानं माहिती घेणं शक्‍य होईल. शिवाय ही फौज प्रत्येक ग्रहांचा अभ्यास करून पृथ्वीसदृश वातावरणांचा आणि जीवसृष्टीच्या मुळांचा शोध घेऊन संकेत पाठवत राहील. याशिवाय धूमकेतूवर नॅनोब्जची फौज उतरून अंतराळात प्रवासासाठी पाठवणंही शक्‍य होईल आणि विविध आकाशगंगा आणि ताऱ्यांचा त्या अनुखंगानं अभ्यास करणं शक्‍य होईल.

शुद्ध पाण्याचे झरे
शुद्ध पाणी मिळणं किंवा पिणं हा प्रत्येकाचाच अधिकार आहे. विविध रासायनिक गोष्टींमुळं दूषित पाण्याची समस्या खूपच गंभीर होत चालली आहे. सध्या जगात विविध प्रयोगशाळांत मोठ्या प्रमाणावर नॅनो पदार्थांचा शोध घेण्यात येत असून, त्याच्या साह्यानं उपयुक्त खनिजांचं जतन करून घातक धातू आणि विषाणूंचा निचरा करू शकतील, असे नॅनो कण शोधले जात आहेत. हे पदार्थ व्यक्तिगत किंवा ठराविक मर्यादेपर्यंत न राहता संपूर्ण तळ्यातच अशा नॅनो पावडर किंवा नॅनोकणांचा अंतर्भाव आणि शिडकावा केला, तर संपूर्ण शहरालाच शुद्ध पाण्याचा पुरवठा शक्‍य होईल.

नॅनो पदार्थ आणि तंत्रज्ञानाचे असे विविधांगी उपयोग होणार आहेत. सजीवसृष्टीत निसर्गानं आधीच अतिसूक्ष्म गोष्टींचा वापर करून पाहणं, ऐकणं, श्‍वास घेणं, बोलणं, विचार करणं, स्मृती या गोष्टींची सोय मानवी शरीरात करून ठेवली आहे. त्यामुळं अतिशय लहान यंत्रं तयार केली, तर पदार्थांची बचत तर होईलच; पण दळणवळणासाठी आवश्‍यक उर्जेची बचतही होऊ शकेल. म्हणूनच नॅनोशास्त्राचा अभ्यास करणाऱ्यांना अतिसूक्ष्म आकारांच्या आणि त्यामुळं बदलणाऱ्या गुणधर्मांनी पछाडून सोडलं आहे. त्यामुळंच अतिसूक्ष्म पदार्थांच्या संशोधनाला या शतकात महत्त्व प्राप्त झालं आहे. भौतिकशास्त्रातला हा नॅनोविज्ञानाचा प्रवास एकविसाव्या शतकातही जोमानं आणि दिमाखात सुरू आहे.