காந்த மின் பொருள் நரம்பு திசுக்களை நேரடியாகத் தூண்டக்கூடிய முதல் வகையாகும்.
காந்த மின்னியல் ⎯ பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதன் சிகிச்சை திறனை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நீண்டகாலமாக அங்கீகரித்துள்ளனர். காந்தப்புலங்கள் மின்சார புலங்களாக ⎯ நரம்பியல் திசுக்களை மிகக்குறைவாக ஊடுருவி தூண்டி, நரம்பியல் கோளாறுகள் அல்லது நரம்பு சேதங்களுக்கு சிகிச்சையளிக்க உதவுகிறது.
இருப்பினும், சிக்கல் என்னவென்றால், இந்த மாற்றத்தின் விளைவாக ஏற்படும் மின்சார சமிக்ஞையின் வடிவம் மற்றும் அதிர்வெண்ணுக்கு நியூரான்கள் பதிலளிப்பதில் சிரமம் உள்ளது.
ரைஸ் பல்கலைக்கழக நரம்பியல் பொறியாளர் ஜேக்கப் ராபின்சன் மற்றும் அவரது குழு இந்த சிக்கலைத் தீர்க்கும் முதல் காந்தமின்சாரப் பொருளை வடிவமைத்தது மற்றும் ஒத்த பொருட்களை விட 120 மடங்கு வேகமாக காந்தத்திலிருந்து மின்சாரத்தை மாற்றுகிறது.
படி ஒரு ஆய்வு நேச்சர் மெட்டீரியல்ஸில் வெளியிடப்பட்ட, ஆராய்ச்சியாளர்கள், நியூரான்களை தொலைவிலிருந்து துல்லியமாகத் தூண்டுவதற்கும், எலி மாதிரியில் உடைந்த சியாட்டிக் நரம்பில் உள்ள இடைவெளியைக் குறைப்பதற்கும் பொருள் பயன்படுத்தப்படலாம் என்று காட்டியுள்ளனர்.
ராபின்சன், பொருளின் குணங்கள் மற்றும் செயல்திறன் நியூரோஸ்டிமுலேஷன் சிகிச்சைகளை ஆழமாக பாதிக்கலாம், இது கணிசமாக குறைவான ஆக்கிரமிப்பு செயல்முறைகளை உருவாக்குகிறது. நியூரோஸ்டிமுலேஷன் சாதனத்தைப் பொருத்துவதற்குப் பதிலாக, தேவையான இடத்தில் சிறிய அளவிலான பொருளை உட்செலுத்தலாம்.
மேலும், கம்ப்யூட்டிங், சென்சிங், எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் பிற துறைகளில் மேக்னடோஎலக்ட்ரிக்ஸின் பயன்பாட்டின் வரம்பைக் கருத்தில் கொண்டு, ஆராய்ச்சி மேம்பட்ட பொருட்களின் வடிவமைப்பிற்கான கட்டமைப்பை வழங்குகிறது, இது புதுமைகளை இன்னும் பரந்த அளவில் இயக்க முடியும்.
"நாங்கள் கேட்டோம், 'தூசி போன்ற அல்லது மிகவும் சிறியதாக இருக்கும் ஒரு பொருளை உருவாக்க முடியுமா, அதை உடலில் ஒரு தூவினால் மூளை அல்லது நரம்பு மண்டலத்தை நீங்கள் தூண்ட முடியும்?" ஜோசுவா சென், ரைஸ் முனைவர் பட்டம் பெற்ற முன்னாள் மாணவர், அவர் ஆய்வில் முதன்மை ஆசிரியராக உள்ளார்.
"அந்த கேள்வியை மனதில் கொண்டு, நியூரோஸ்டிமுலேஷனில் பயன்படுத்த காந்தமின்சார பொருட்கள் சிறந்த வேட்பாளர்கள் என்று நாங்கள் நினைத்தோம். அவை காந்தப்புலங்களுக்கு பதிலளிக்கின்றன, அவை உடலுக்குள் எளிதில் ஊடுருவி, அவற்றை மின்சார புலங்களாக மாற்றுகின்றன ⎯ நமது நரம்பு மண்டலம் ஏற்கனவே தகவல்களை அனுப்ப பயன்படுத்தும் ஒரு மொழி.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு காந்தமின்சாரப் பொருளைக் கொண்டு தொடங்கினர் அழுத்த மின் அடுக்கு ஈயம் சிர்கோனியம் டைட்டனேட் இரண்டுக்கும் இடையில் இணைக்கப்பட்டது காந்தக்கட்டுப்பாடு உலோக கண்ணாடி கலவைகள் அடுக்குகள், அல்லது மெட்கிளாஸ், இது விரைவாக காந்தமாக்கப்பட்டு, காந்தமாக்கிவிடக்கூடியது.
கௌரி பாவே, தற்போது பணிபுரியும் ராபின்சன் ஆய்வகத்தில் முன்னாள் ஆராய்ச்சியாளர் தொழில்நுட்பம் பேய்லர் காலேஜ் ஆஃப் மெடிசினுக்கான இடமாற்றம், காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் காந்தத்தடுப்பு உறுப்பு அதிர்கிறது என்று விளக்கினார்.
"இந்த அதிர்வு என்பது அடிப்படையில் அதன் வடிவத்தை மாற்றுகிறது" என்று பாவே கூறினார். "பைசோ எலக்ட்ரிக் பொருள் என்பது, அதன் வடிவத்தை மாற்றும் போது, மின்சாரத்தை உருவாக்குகிறது. எனவே அந்த இரண்டும் இணைந்தால், நீங்கள் பெறும் மாற்றம் என்னவென்றால், உடலின் வெளிப்புறத்திலிருந்து நீங்கள் பயன்படுத்தும் காந்தப்புலம் ஒரு மின்சார புலமாக மாறும்.
இருப்பினும், காந்தமின்சாரத்தின் மின்சார சமிக்ஞைகள் மிக வேகமாகவும், நியூரான்களுக்கு ஒரே மாதிரியாகவும் உள்ளன. மின் சமிக்ஞையை உருவாக்கக்கூடிய ஒரு புதிய பொருளைப் பொறியியலாக்குவது சவாலாக இருந்தது, அது உண்மையில் செல்கள் பதிலளிக்கும்.
"மற்ற அனைத்து காந்த மின் பொருட்களுக்கும், மின்சார புலத்திற்கும் காந்தப்புலத்திற்கும் இடையிலான உறவு நேரியல் ஆகும், மேலும் அந்த உறவு நேரியல் அல்லாத ஒரு பொருள் எங்களுக்குத் தேவை" என்று ராபின்சன் கூறினார். "இந்த படத்தில் எந்த வகையான பொருட்களை டெபாசிட் செய்ய முடியும் என்பதைப் பற்றி நாங்கள் சிந்திக்க வேண்டியிருந்தது, அது அந்த நேரியல் அல்லாத பதிலை உருவாக்கும்."
ஆராய்ச்சியாளர்கள் பிளாட்டினம், ஹாஃப்னியம் ஆக்சைடு மற்றும் துத்தநாக ஆக்சைடு ஆகியவற்றை அடுக்கி, அசல் காந்த மின் படத்தின் மேல் அடுக்கப்பட்ட பொருட்களைச் சேர்த்தனர். அவர்கள் எதிர்கொண்ட சவால்களில் ஒன்று, பொருட்களுடன் இணக்கமான புனையமைப்பு நுட்பங்களைக் கண்டறிவது.
"200 நானோமீட்டருக்கும் குறைவான இந்த மிக மெல்லிய அடுக்கை உருவாக்க நிறைய வேலைகள் நடந்தன, இது எங்களுக்கு உண்மையிலேயே சிறப்பு பண்புகளை அளிக்கிறது" என்று ராபின்சன் கூறினார்.
முன்பு பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப் பொருட்களைக் காட்டிலும் காந்த மின்னியல் அல்லாத மெட்டா மெட்டீரியல்கள் நரம்பியல் செயல்பாட்டைத் தூண்டுவதில் 120 மடங்கு வேகமாக உள்ளன. பட கடன்: ராபின்சன் ஆய்வகம்/அரிசி பல்கலைக்கழகம்
"இது முழு சாதனத்தின் அளவையும் குறைத்தது, இதனால் எதிர்காலத்தில் இது ஊசி போடப்படலாம்" என்று பாவே மேலும் கூறினார்.
கருத்தின் சான்றாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் எலிகளில் புற நரம்புகளைத் தூண்டுவதற்குப் பொருளைப் பயன்படுத்தினர் மற்றும் துண்டிக்கப்பட்ட நரம்பில் செயல்பாட்டை மீட்டெடுக்க முடியும் என்பதைக் காண்பிப்பதன் மூலம் நியூரோபிரோஸ்டெடிக்ஸ் பயன்படுத்துவதற்கான பொருளின் திறனை நிரூபித்தனர்.
"உடைந்த நரம்பின் இடைவெளியைக் குறைக்கவும், வேகமான மின்சார சமிக்ஞை வேகத்தை மீட்டெடுக்கவும் இந்த மெட்டா மெட்டீரியலைப் பயன்படுத்தலாம்" என்று சென் கூறினார்.
"ஒட்டுமொத்தமாக, நரம்பியல் தொழில்நுட்பத்தில் பல சவால்களை சமாளிக்கும் ஒரு புதிய மெட்டா மெட்டீரியலை எங்களால் பகுத்தறிவுடன் வடிவமைக்க முடிந்தது. மேலும் முக்கியமாக, மேம்பட்ட பொருள் வடிவமைப்பிற்கான இந்த கட்டமைப்பானது மின்னணுவியலில் உணர்தல் மற்றும் நினைவகம் போன்ற பிற பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம்.
புதிய பொருள் பொறியியலில் உத்வேகத்திற்காக ஃபோட்டானிக்ஸ் துறையில் தனது முனைவர் பட்டப் பணியை வரைந்த ராபின்சன், "இயற்கையில் உள்ளவற்றைக் காட்டிலும் இதுவரை இல்லாத பொருட்களைப் பயன்படுத்தி இப்போது சாதனங்கள் அல்லது அமைப்புகளை வடிவமைக்க முடியும் என்பது மிகவும் உற்சாகமாக இருக்கிறது" என்று கூறினார்.
"நீங்கள் ஒரு புதிய பொருள் அல்லது பொருட்களின் வகுப்பைக் கண்டறிந்ததும், அவற்றுக்கான அனைத்து சாத்தியமான பயன்பாடுகளையும் எதிர்பார்ப்பது மிகவும் கடினம் என்று நான் நினைக்கிறேன்," என்று மின் மற்றும் கணினி பொறியியல் மற்றும் உயிரியல் பொறியியல் பேராசிரியரான ராபின்சன் கூறினார். "நாங்கள் பயோ எலக்ட்ரானிக்ஸில் கவனம் செலுத்தியுள்ளோம், ஆனால் இந்தத் துறையைத் தாண்டி பல பயன்பாடுகள் இருக்கலாம் என்று நான் எதிர்பார்க்கிறேன்."
