காலியம்: ஒரு பல்துறை தனிமத்தின் அறிமுகம்
கண்டுபிடிப்பும் பண்புகளும்
காலியம் (Ga), அணு எண் 31, தனிம அட்டவணையின் 13வது குழுவில் காணப்படும் ஒரு மென்மையான, வெள்ளி நிற உலோகம் ஆகும். காலியத்தின் குறிப்பிடத்தக்க ஒரு பண்பு அதன் அசாதாரண குறைந்த உருகுநிலை 29.76 °C ஆகும், இது ஒரு மனிதனின் கையில் பிடிக்கும்போது உருகி திரவமாக மாற அனுமதிக்கிறது, அதே நேரத்தில் அதன் கொதிநிலை 2204 °C ஆக மிக அதிகமாக உள்ளது. இந்த பரந்த திரவ நிலை வரம்பு அதன் தனித்துவமான பயன்பாடுகளுக்கு பங்களிக்கிறது.
இயற்கை இருப்பு மற்றும் பிரித்தெடுத்தல்
காலியம் இயற்கையில் தனிமமாக காணப்படுவதில்லை. இது பூமியின் மேலோட்டத்தில் பரவலாக விநியோகிக்கப்படுகிறது, ஆனால் பொதுவாக மற்ற தாதுக்களில் மிகக் குறைந்த அளவில் காணப்படுகிறது. இதன் முதன்மை வணிக ஆதாரங்கள் அலுமினிய உற்பத்திக்கான முக்கிய தாதுவான பாக்சைட் மற்றும் துத்தநாகத் தாதுக்கள் ஆகும். ஜெர்மானைட் மற்றும் சில நிலக்கரி படிவுகளிலும் சிறிய அளவில் காலியம் உள்ளது.
காலியத்தை பிரித்தெடுப்பது பெரும்பாலும் ஒரு துணைப் பொருளாகவே செய்யப்படுகிறது. பாக்சைட்டை அலுமினா (அலுமினியம் ஆக்சைடு) சுத்திகரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பேயர் செயல்முறையின் போது, காலியம் அடர் சோடியம் அலுமினேட் கரைசலில் குவிகிறது. இந்த காரக் கரைசலில் இருந்து, மின்வேதியியல் முறைகள் அல்லது பகுதியளவு படிகமயமாக்கல் நுட்பங்கள் மூலம் காலியத்தை மீட்டெடுக்க முடியும்.
இந்தியா ஒடிசா, ஆந்திரப் பிரதேசம் மற்றும் குஜராத் போன்ற மாநிலங்களில் குறிப்பிடத்தக்க பாக்சைட் இருப்புக்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த பகுதிகளில் தேசிய அலுமினியம் நிறுவனம் லிமிடெட் (Nalco) அல்லது ஹிண்டால்கோ இண்டஸ்ட்ரீஸ் லிமிடெட் போன்ற முக்கிய அலுமினா சுத்திகரிப்பு ஆலைகளை இயக்கும் நிறுவனங்கள், காலியத்தை ஒரு மதிப்புமிக்க துணைப் பொருளாக பிரித்தெடுப்பதற்கான சாத்தியமான வழிகளைப் பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகின்றன, இதன் மூலம் கனிம வளங்களின் முழுமையான பயன்பாட்டை ஊக்குவிக்கின்றன.
தொழில்துறை பயன்பாடுகளும் அன்றாடப் பயன்பாடுகளும்
காலியத்தின் தனித்துவமான பண்புகள், பல்வேறு உயர் தொழில்நுட்பத் துறைகளில் இதை இன்றியமையாததாக ஆக்குகின்றன.
1. ஒளியை உமிழும் டையோட்கள் (LEDs)
காலியத்தின் சேர்மங்கள், குறிப்பாக காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) மற்றும் காலியம் நைட்ரைடு (GaN), LED-கள் தயாரிப்பில் அடிப்படையான பொருட்கள் ஆகும். இந்த சாதனங்கள் எங்கும் காணப்படுகின்றன, குறிகாட்டியில் ஒளிரும் விளக்குகள், வாகன விளக்குகள், பெரிய அளவிலான காட்சித் திரைகள் மற்றும் இந்திய வீடுகளிலும் வணிக நிறுவனங்களிலும் பொதுவாகக் காணப்படும் ஆற்றல்-திறனுள்ள விளக்கு தீர்வுகளில் இவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
2. மேம்பட்ட குறைக்கடத்திகள்
காலியம் ஆர்சனைடு குறைக்கடத்திகள் சில உயர்-வேகம் மற்றும் உயர்-அதிர்வெண் மின்னணு பயன்பாடுகளில் சிலிக்கானை விட செயல்திறன் நன்மைகளை வழங்குகின்றன. அவை மொபைல் தொடர்பு சாதனங்கள், செயற்கைக்கோள் அமைப்புகள் மற்றும் ரேடார் தொழில்நுட்பத்திற்கான ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளில் முக்கிய கூறுகளாகும். இந்தியாவின் விரிவடையும் மின்னணு உற்பத்தித் துறையிலிருந்து வரும் கோரிக்கை உட்பட, மேம்பட்ட மின்னணுவியல் பொருட்களுக்கான உலகளாவிய தேவை அதிகரித்து வருவது, இந்த காலியம் அடிப்படையிலான பொருட்களின் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது.
3. சூரிய மின்கலங்கள்
காலியம் ஆர்சனைடு சூரிய ஆற்றலை மின் சக்தியாக மாற்றுவதில் அதிக செயல்திறனைக் காட்டுகிறது. அதன் உயர்ந்த கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு மற்றும் அதிக மாற்றும் திறன், இந்திய விண்வெளி ஆராய்ச்சி நிறுவனம் (ISRO) உருவாக்கியவை உட்பட, விண்கலங்கள் மற்றும் செயற்கைக்கோள்களுக்கான சூரிய மின்கலங்களில் இதன் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு வழிவகுக்கிறது. புவிசார் செறிவு சூரிய மின்பலகைகளும் (terrestrial concentrator photovoltaics) அதிக திறன் கொண்ட மின் உற்பத்திக்காக GaAs செல்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.
4. மருத்துவப் படமாக்கல்
காலியத்தின் கதிரியக்க ஐசோடோப்புகள், குறிப்பாக காலியம்-67 மற்றும் காலியம்-68, அணுக்கரு மருத்துவத்தில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. காலியம்-67 ஆனது நோய்த்தொற்றுகள் மற்றும் சில வகையான புற்றுநோய்களைக் கண்டறிய ஒற்றை-போட்டான் உமிழ்வு கணினிமயமாக்கப்பட்ட டோமோகிராபி (SPECT) ஸ்கேன்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் காலியம்-68 புற்றுநோய் மற்றும் நரம்பியல் நாளமில்லா கட்டிகளைக் கண்டறிய பாசிட்ரான் உமிழ்வு டோமோகிராபி (PET) ஸ்கேன்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த மேம்பட்ட படமாக்கல் தொழில்நுட்பங்கள் இந்தியாவின் பெரிய மருத்துவ வசதிகளில் பெருகிய முறையில் கிடைக்கின்றன.
5. குறைந்த உருகுநிலை உலோகக் கலவைகள்
காலியத்தின் குறைந்த உருகுநிலை, பல்வேறு குறைந்த உருகுநிலை உலோகக் கலவைகளை உருவாக்குவதில் அதன் பயன்பாட்டை எளிதாக்குகிறது. ஒரு முக்கியமான உதாரணம் கலிண்ஸ்டான் (காலியம், இண்டியம் மற்றும் தகரம் ஆகியவற்றின் உலோகக் கலவை) ஆகும், இது வெப்பமானிகள் மற்றும் மருத்துவ சாதனங்களில் பாதரசத்திற்கு நச்சுத்தன்மையற்ற மாற்றாக செயல்படுகிறது. இதன் பயன்பாடு பாதரசத்துடன் தொடர்புடைய சுற்றுச்சூழல் மற்றும் சுகாதார அபாயங்களைக் குறைப்பதில் உதவுகிறது, கண்டறியும் கருவிகளுக்கு பாதுகாப்பான மாற்றீட்டை வழங்குகிறது.