उन्नत पदार्थ: कंपोजिट, स्मार्ट पदार्थ, अतिचालक, अर्धचालक और दुर्लभ मृदा तत्व

उन्नत पदार्थ: किसी पदार्थ को उन्नत क्या बनाता है

उन्नत पदार्थ: प्रकार और उनका महत्त्व

उन्नत पदार्थ वे पदार्थ हैं जिन्हें प्रकृति जैसा देती है वैसा लेने के बजाय विशेष चुंबकीय, विद्युत, प्रकाशीय या यांत्रिक गुणों के लिए रचा जाता है। किसी ठोस की संरचना उसके गुण कैसे तय करती है, यह समझ ही ऐसी रचना संभव बनाती है, और इसी से अतिचालक सिरेमिक, चालक बहुलक, प्रकाशीय तंतु, शल्य-प्रत्यारोपण के लिए जैव-अनुकूल ठोस और ठोस-अवस्था युक्तियों का बड़े पैमाने पर लघुकरण सामने आए हैं।

तालिका की अंतिम पंक्ति, नैनो-पदार्थ, नैनो-प्रौद्योगिकी (अंग्रेज़ी में) वाले लेख में और ग्रैफ़ीन कार्बन और उसके यौगिक (अंग्रेज़ी में) वाले लेख में समझाए गए हैं; नीचे के खंड बाकी वर्गों को लेते हैं।

• उन्नत सिरेमिक: सिरेमिक ताप सह लेते हैं, इसलिए वहाँ काम आते हैं जहाँ धातुएँ और बहुलक विफल हो जाते हैं। सिलिकॉन नाइट्राइड के बॉल बेयरिंग धातु वालों से बहुत कम घिसते हैं और तीन गुना से अधिक चल सकते हैं, घन-स्थिरीकृत ज़र्कोनिया निकास तंत्र में ऑक्सीजन सेंसर का काम करता है, और कृत्रिम हाइड्रॉक्सीऐपेटाइट जैसे जैव-सिरेमिक से दंत प्रत्यारोपण और कृत्रिम हड्डी बनती है। इनकी मुख्य सीमा भंगुरता है।
• एरोजेल: जेल के द्रव को उसकी संरचना ढहाए बिना गैस से बदलकर, अतिक्रांतिक शुष्कन या हिम-शुष्कन से बनाए जाते हैं। परिणाम अत्यंत कम घनत्व और अत्यंत कम ऊष्मीय चालकता वाला ठोस है, जो अच्छा ऊष्मारोधी है; पहला एरोजेल सैमुअल किस्टलर ने 1931 में बनाया था।

कंपोजिट पदार्थ और कार्बन तंतु

कंपोजिट पदार्थ: प्रकार, मैट्रिक्स, प्रबलन और FRP

कंपोजिट पदार्थ, जिन्हें संमिश्र पदार्थ भी कहते हैं, स्पष्ट रूप से भिन्न गुणों वाले दो या अधिक घटक पदार्थों से बनते हैं, जो मिलकर ऐसा पदार्थ देते हैं जो उनमें से किसी जैसा नहीं होता। तैयार संरचना के भीतर घटक अलग और पहचाने जा सकने योग्य रहते हैं, और यही कंपोजिट को मिश्रणों और ठोस विलयनों से अलग करता है। अधिकांश अभियांत्रिक कंपोजिट में एक मैट्रिक्स होता है, अर्थात् बाँधने वाला पदार्थ, और कणों या तंतुओं का प्रबलन।

• रोज़मर्रा के उदाहरण: कंक्रीट और प्रबलित कंक्रीट, लकड़ी के गोंद से बँधा प्लाईवुड, और फ़ाइबरग्लास।
• प्लास्टिक में ग्रेफ़ाइट तंतु: इनसे उच्च सामर्थ्य वाले हल्के कंपोजिट बनते हैं, जो टेनिस रैकेट, मछली पकड़ने की छड़, विमान और डोंगियों में लगते हैं।
• अंतरिक्ष से शुरुआत: उन्नत कंपोजिट प्रायः पहले अंतरिक्षयानों और विमानों के लिए विकसित हुए।

कंपोजिट का वर्गीकरण उनके मैट्रिक्स से होता है। बहुलक मैट्रिक्स कंपोजिट, जैसे नीचे के रेशा-प्रबलित प्लास्टिक, सबसे आम हैं; धातु मैट्रिक्स कंपोजिट में धातु के तंतु किसी धातु को प्रबलित करते हैं; और सिरेमिक मैट्रिक्स कंपोजिट, जो मुख्यतः विभंग-दृढ़ता के लिए बनाए जाते हैं, में हड्डी, सर्मेट और कंक्रीट आते हैं।

रेशा-प्रबलित प्लास्टिक (FRP) बहुलक मैट्रिक्स का ऐसा कंपोजिट है, जिसे तंतुओं से प्रबलित किया जाता है: प्रायः काँच (जैसे फ़ाइबरग्लास में), कार्बन, ऐरामिड या बेसाल्ट के तंतु, जो एपॉक्सी, विनाइल एस्टर या पॉलिएस्टर रेज़िन में जमे होते हैं। तंतु सामर्थ्य और दृढ़ता देते हैं, जबकि मैट्रिक्स उन्हें बाँधे रखता है और भार उनके बीच बाँटता है। बैकेलाइट पहला रेशा-प्रबलित प्लास्टिक था, और FRP उच्च सामर्थ्य-भार अनुपात, संक्षारण-प्रतिरोध और डिज़ाइन की लचक देता है।

• वेट लेअप: तंतुओं की परतें खुले साँचे में रखकर रेज़िन से भिगोई जाती हैं, जो फिर प्रायः कमरे के ताप पर पक जाती है।
• फिलामेंट वाइंडिंग: तंतुओं के गुच्छे रेज़िन के कुंड से खींचकर घूमते मैंड्रेल पर लपेटे जाते हैं।
• पल्ट्रूज़न: तंतु रेज़िन से और फिर गर्म डाई से खींचे जाते हैं, जिससे बीम, चैनल, पाइप और सीढ़ियाँ बनती हैं।
• ऑटोक्लेव और वैक्यूम बैग: परतों में बना पुर्ज़ा वैक्यूम बैग में बंद करके गर्म दाब-पात्र में पकाया जाता है; लंबी, नियंत्रित पकाई के कारण यह विधि अंतरिक्ष-उद्योग में आम है।

कार्बन तंतु: निर्माण, उपयोग और पुनर्चक्रण

कार्बन तंतु (कार्बन फ़ाइबर) लगभग 5 से 10 माइक्रोमीटर मोटा तंतु है, जो मुख्यतः कार्बन परमाणुओं से बना होता है और जिसके क्रिस्टल तंतु की लंबाई की दिशा में संरेखित होते हैं। इसे पॉलिऐक्रिलोनाइट्राइल (PAN), पिच या रेयॉन के तंतुओं को ऑक्सीकरण और उच्च ताप से कार्बनीकृत करके बनाया जाता है; आगे ग्रेफ़ाइटीकरण या खिंचाव से इसकी सामर्थ्य या प्रत्यास्थता बढ़ती है। तंतुओं को बुनकर कपड़ा बनाया जाता है, और उसे रेज़िन में जमाकर कार्बन तंतु-प्रबलित बहुलक (CFRP) बनता है।

• गुण: उच्च दृढ़ता, उच्च तनन सामर्थ्य, उच्च सामर्थ्य-भार अनुपात, उच्च रासायनिक प्रतिरोध, उच्च ताप सहने की क्षमता और कम ऊष्मीय प्रसार।
• कार्बन तंतु कहाँ लगता है: विमान और अंतरिक्षयान के पुर्ज़े, रेसिंग कारों के ढाँचे, गोल्फ़ स्टिक, साइकिल के फ़्रेम, मछली पकड़ने की छड़ और ऑटोमोबाइल की कमानियाँ; CFRP जहाज़ों के ऊपरी ढाँचों और सिविल इंजीनियरिंग में भी लगता है।
• दूसरे तंतुओं से तुलना में मूल्य: काँच, बेसाल्ट या प्लास्टिक के तंतुओं की तुलना में कार्बन तंतु महँगा है।
• पुनर्चक्रण: CFRP को कई धातुओं की तरह हवा में पिघलाया नहीं जा सकता, पर यांत्रिक, ऊष्मीय, रासायनिक और जैविक विधियों से इसका पुनर्चक्रण होता है, और कार्बन तंतु-प्रबलित थर्मोप्लास्टिक को फिर से आकार देकर ढाला जा सकता है।

स्मार्ट और क्रियात्मक पदार्थ

स्मार्ट पदार्थ: आकार-स्मृति मिश्रधातु, दाब-विद्युत पदार्थ और हाइड्रोजेल

जिन पदार्थों को स्मार्ट पदार्थ कहा जाता है, अर्थात् बुद्धिमान या अनुक्रियाशील पदार्थ, उन्हें इस तरह रचा जाता है कि किसी बाहरी उद्दीपन पर उनका एक या अधिक गुण नियंत्रित ढंग से बदले: प्रतिबल, नमी, विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र, प्रकाश, ताप, pH या रसायन। सेंसर, ऐक्चुएटर और कृत्रिम मांसपेशियाँ इन्हीं पर आधारित हैं।

• आकार-स्मृति मिश्रधातु: ऐसी मिश्रधातु जिसे ठंडे में विकृत किया जा सकता है, पर गर्म करने पर वह अपने याद रखे आकार में लौट आती है। सबसे आम दो हैं ताँबा-ऐलुमिनियम-निकल और निकल-टाइटेनियम; इनके पुर्ज़े हाइड्रॉलिक, न्यूमैटिक और मोटर-चालित ऐक्चुएटरों की जगह हल्के, ठोस-अवस्था ऐक्चुएटर बन सकते हैं।
• निटिनॉल: लगभग बराबर परमाणु अनुपात में निकल और टाइटेनियम; इसमें आकार-स्मृति प्रभाव और अति-प्रत्यास्थता, दोनों होते हैं, और यह परिधीय स्टेंट, हृदय वाल्व और ऐक्चुएटरों में प्रयुक्त होता है।
• दाब-विद्युत (पीज़ोइलेक्ट्रिक) पदार्थ: कुछ क्रिस्टल, सिरेमिक और यहाँ तक कि हड्डी और DNA भी दबाने पर विद्युत आवेश पैदा करते हैं और वोल्टता लगाने पर आकार बदलते हैं। पियरे और जैक्स क्यूरी ने यह प्रभाव 1880 में खोजा; दाब-विद्युत क्वार्ट्ज़ से सटीक घड़ियाँ, रेडियो और टेलीविज़न प्रसारण तथा मोबाइल संचार संभव हुए।
• दाब-विद्युत के उपयोग: गैस चूल्हों और लाइटरों की चिंगारी, सोनार (इसका पहला व्यावहारिक उपयोग, प्रथम विश्व युद्ध में), अल्ट्रासाउंड, इंकजेट प्रिंटिंग और घड़ियों के परिपथ।
• हाइड्रोजेल: जल धारण करने वाला, जल में अघुलनशील, त्रि-विमीय बहुलक संरचना, जिसमें कम से कम 10 प्रतिशत जल होता है। स्मार्ट पदार्थ के रूप में ये pH या ताप पर प्रतिक्रिया देते हैं; कुछ कमरे के ताप पर द्रव रहते हैं और शरीर के ताप पर जेल बन जाते हैं, इसलिए औषधि पहुँचाने के लिए इन्हें इंजेक्ट किया जा सकता है। घाव की पट्टियाँ और ऊतक अभियांत्रिकी इनके दूसरे उपयोग हैं।
• विद्युत-सक्रिय बहुलक: ऐसे बहुलक जो विद्युत उद्दीपन मिलने पर अपना आयतन बदलते हैं।

अतिचालक: शून्य प्रतिरोध, प्रकार और उपयोग

अतिचालक वे पदार्थ हैं जिनका विद्युत प्रतिरोध एक विशेष क्रांतिक ताप से नीचे ठीक शून्य हो जाता है, और जो अपने भीतर से चुंबकीय क्षेत्र बाहर निकाल देते हैं; इसे माइस्नर प्रभाव कहते हैं। ठंडा करने पर साधारण धातु का प्रतिरोध केवल धीरे-धीरे घटता है, जबकि अतिचालक का अचानक शून्य हो जाता है, जैसा इस पृष्ठ के ऊपर का ग्राफ़ पारे के लिए दिखाता है। अतिचालक तार के लूप में धारा बिना किसी स्रोत के अनिश्चित काल तक बनी रह सकती है, और इस प्रभाव की व्याख्या केवल क्वांटम यांत्रिकी से हो सकती है।

• खोज: हेइके कामरलिंग ओन्स ने 1911 में, उसी समय बनी द्रव हीलियम को शीतलक बनाकर, पाया कि 4.2 K पर पारे का प्रतिरोध अचानक लुप्त हो गया।
• धातुओं से सिरेमिक तक: लंबे समय तक केवल 0 से 15 K पर धातुएँ और मिश्रधातुएँ ही अतिचालक मानी जाती थीं; अब सिरेमिक और मिश्रित ऑक्साइड 150 K तक अतिचालकता दिखाते हैं।
• उच्च-ताप अतिचालक: 1986 में कुछ क्यूप्रेट सिरेमिक 35 K से ऊपर अतिचालक पाए गए, और यिट्रियम वाला YBCO 92 K पर; यह सस्ती द्रव नाइट्रोजन के 77 K क्वथनांक से ऊपर है, इसलिए वही शीतलक बन सकती है।
• टाइप I और टाइप II: अतिचालक टाइप I और टाइप II में बँटते हैं, और इस विभाजन के लिए अब्रिकोसोव और गिंज़बर्ग को 2003 का नोबेल पुरस्कार मिला।

डिस्प्ले पदार्थ: द्रव क्रिस्टल, OLED और फ़ॉस्फ़र

द्रव क्रिस्टल डिस्प्ले (LCD) ध्रुवकों के साथ द्रव क्रिस्टल के प्रकाश-मॉडुलन गुण का उपयोग करता है। द्रव क्रिस्टल स्वयं प्रकाश उत्सर्जित नहीं करते; वे बैकलाइट या परावर्तक से आए प्रकाश को मोड़ते हैं, और 2010 के दशक की शुरुआत तक LCD ने भारी और बड़ी कैथोड-किरण नलियों की जगह लगभग हर उपयोग में ले ली।

OLED, अर्थात् कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड, ऐसा LED है जिसकी प्रकाश उत्सर्जक परत दो इलेक्ट्रोडों के बीच किसी कार्बनिक यौगिक की फ़िल्म होती है, और इनमें से कम से कम एक इलेक्ट्रोड पारदर्शी होता है। LCD पर इसकी बढ़त यह है कि हर पिक्सेल अपना प्रकाश स्वयं देता है, इसलिए बैकलाइट नहीं चाहिए। इसका आविष्कार 1987 में ईस्टमैन कोडक में चिंग वान टैंग और स्टीवन वैन स्लाइक ने किया, और AMOLED पैनल हर पिक्सेल को एक पतली-फ़िल्म ट्रांज़िस्टर से चालू-बंद करते हैं।

• लचीले: OLED डिस्प्ले लचीले प्लास्टिक आधारों पर बन सकते हैं, जिससे कपड़ों में जड़े, लपेटे जा सकने वाले डिस्प्ले और मुड़ने वाले फ़ोन संभव होते हैं; प्लास्टिक LCD के काँच के विपरीत टूटता भी नहीं।
• पारदर्शी: दोनों ओर पारदर्शी संपर्क हों, तो OLED पैनल पारदर्शी बनाए जा सकते हैं।
• सीमाएँ: कार्बनिक डिस्प्ले कम समय चलते हैं, और लचीले डिस्प्ले की आयु पानी से होने वाली क्षति सीमित कर सकती है।
• फ़ॉस्फ़र: विकिरण पड़ने पर चमकने वाले पदार्थ। प्रतिदीप्त फ़ॉस्फ़र विकिरण रुकते ही चमकना बंद कर देते हैं, जबकि स्फुरदीप्त फ़ॉस्फ़र कुछ देर बाद तक चमकते रहते हैं। फ़ॉस्फ़र प्रायः दुर्लभ मृदा यौगिक होते हैं, और लैंथेनॉयड ऑक्साइड टेलीविज़न स्क्रीन में फ़ॉस्फ़र के रूप में प्रयुक्त होते हैं।

भारत में सामरिक पदार्थ और विनिर्माण

दुर्लभ मृदा तत्व: उपयोग, मोनाज़ाइट और आपूर्ति की चिंता

जिन्हें दुर्लभ मृदा तत्व कहा जाता है, वे 17 मुलायम, चाँदी जैसी धातुओं का समूह हैं: आवर्त सारणी (अंग्रेज़ी में) के 15 लैंथेनॉयड, साथ में स्कैंडियम और यिट्रियम। नाम भ्रामक है। ये दुर्लभ नहीं हैं, और सीरियम ताँबे से अधिक प्रचुर है, पर ये केवल यौगिकों में, बिखरे रूप में मिलते हैं, इसलिए इन्हें शुद्ध पाने के लिए अयस्क की बहुत बड़ी मात्रा का प्रसंस्करण करना पड़ता है।

• चुंबक: 1984 में विकसित नियोडिमियम-आयरन-बोरॉन चुंबक बाज़ार में मिलने वाले सबसे शक्तिशाली स्थायी चुंबक हैं; ये बिना तार वाले औज़ारों की मोटरें चलाते हैं और हार्ड डिस्क ड्राइव में लगते हैं। विद्युत वाहनों, पवन टरबाइनों और स्मार्टफ़ोनों ने दुर्लभ मृदाओं की माँग बढ़ाई है।
• अन्य उपयोग: पेट्रोलियम भंजन के उत्प्रेरक; टेलीविज़न स्क्रीन के फ़ॉस्फ़र; मिश्रधातु इस्पात, जिसे NCERT लैंथेनॉयडों का सबसे बड़ा एकल उपयोग बताती है, जबकि अन्य विवरण उत्प्रेरकों और चुंबकों को पहले रखते हैं; और मिश धातु (mischmetall), जिसमें लगभग 95 प्रतिशत लैंथेनॉयड और 5 प्रतिशत लोहा होता है और जो गोलियों, गोलों और लाइटर के फ़्लिंट की मैग्नीशियम मिश्रधातुओं में लगता है।
• चीन: 2019 में 17 दुर्लभ मृदा चूर्णों की वैश्विक माँग का लगभग 90 प्रतिशत चीन पूरा करता था, और उसने लगभग 2010 से इनकी आपूर्ति पर प्रतिबंध लगाए हैं, 2025 में और प्रतिबंधों के साथ। अमेरिका और ऑस्ट्रेलिया उसके बाद के सबसे बड़े उत्पादक हैं।

भारत की दुर्लभ मृदाएँ मोनाज़ाइट से आती हैं, जो दुर्लभ मृदा तत्वों का फ़ॉस्फ़ेट खनिज है और जिसमें यूरेनियम और थोरियम भी होते हैं। परमाणु खनिज निदेशालय तमिलनाडु, केरल, आंध्र प्रदेश, ओडिशा, महाराष्ट्र, गुजरात, झारखंड और पश्चिम बंगाल के कुछ भागों की तटीय रेत, टेरी या लाल रेत और भीतरी जलोढ़ में 136 तटीय रेत निक्षेप गिनता है, जिनमें 1.315 करोड़ टन मोनाज़ाइट है। भारत के संसाधन कम श्रेणी के और अधिकतर हल्की दुर्लभ मृदाओं के हैं।

• सरकारी नियंत्रण: यूरेनियम और थोरियम के कारण मोनाज़ाइट परमाणु ऊर्जा अधिनियम, 1962 के अंतर्गत विहित पदार्थ है, इसलिए इसका खनन, प्रसंस्करण और शोधन सरकार के नियंत्रण में रहता है। परमाणु ऊर्जा विभाग के अधीन IREL (इंडिया) लिमिटेड उच्च शुद्धता के दुर्लभ मृदा ऑक्साइड बनाता है, और तटीय रेत खनिजों का निर्यात IREL के माध्यम से होता है।
• देश में ही चुंबक: 26 नवंबर 2025 को ₹7,280 करोड़ के साथ स्वीकृत सिंटर्ड दुर्लभ मृदा स्थायी चुंबकों की योजना का लक्ष्य 6,000 टन प्रति वर्ष की क्षमता है; IREL पहले से विशाखापत्तनम में समेरियम-कोबाल्ट चुंबक संयंत्र और भोपाल में चुंबक-पुनर्चक्रण संयंत्र चलाता है।
• अति आवश्यक खनिज: भारत ने जून 2023 में 30 अति आवश्यक खनिजों की अपनी पहली सूची जारी की, जिसमें दुर्लभ मृदाएँ शामिल हैं, और उसी महीने खनिज सुरक्षा भागीदारी से जुड़ा। खान और खनिज (विकास और विनियमन) संशोधन अधिनियम, 2023 केंद्र को 24 अति आवश्यक और सामरिक खनिजों के ब्लॉकों की नीलामी का अधिकार देता है, और इसने एक नया अन्वेषण लाइसेंस बनाया।
• आयात पर निर्भरता: इनमें से अधिकांश प्रौद्योगिकी और ऊर्जा के लिए अति आवश्यक खनिजों के लिए भारत आयात पर निर्भर है।

इन खनिजों के लिए सरकार की व्यापक योजना भारत की अति आवश्यक खनिज रणनीति (अंग्रेज़ी में) वाले करंट अफ़ेयर्स लेख में दी गई है।

अर्धचालक पदार्थ और भारत सेमिकंडक्टर मिशन

अर्धचालक वे ठोस हैं जिनकी विद्युत चालकता, 10⁻⁶ से 10⁴ ओम⁻¹ मी⁻¹, चालकों और विद्युतरोधियों के बीच होती है। इनके संयोजकता बैंड और चालन बैंड के बीच का अंतराल कम होता है, इसलिए कुछ इलेक्ट्रॉन उसे पार कर जाते हैं, और ताप बढ़ने पर चालकता बढ़ती है। सिलिकॉन, अपमिश्रित सिलिकॉन और गैलियम आर्सेनाइड मुख्य अर्धचालक पदार्थ हैं, जो हर इलेक्ट्रॉनिक चिप का आधार हैं।

• अपमिश्रण: शुद्ध सिलिकॉन और जर्मेनियम उपयोगी होने लायक चालन नहीं करते, इसलिए कोई अशुद्धि मिलाई जाती है। फ़ॉस्फ़ोरस या आर्सेनिक जैसा वर्ग 15 का तत्व एक मुक्त इलेक्ट्रॉन जोड़कर n-प्रकार अर्धचालक बनाता है; बोरॉन, ऐलुमिनियम या गैलियम जैसा वर्ग 13 का तत्व इलेक्ट्रॉन-कोटर छोड़कर p-प्रकार अर्धचालक बनाता है।
• गैलियम नाइट्राइड: 3.4 eV के चौड़े बैंड-अंतराल वाला अर्धचालक, जो 1990 के दशक से नीले LED और उच्च-शक्ति, उच्च-आवृत्ति युक्तियों में लगता है।
• सिलिकॉन कार्बाइड: चौड़े बैंड-अंतराल वाला कठोर अर्धचालक, जिसे सिंटर करके डिस्क ब्रेक, क्लच और बुलेटप्रूफ़ प्लेटों के बहुत कठोर सिरेमिक भी बनाए जाते हैं; भारत के फैब अब सिलिकॉन से सिलिकॉन कार्बाइड की ओर बढ़ रहे हैं।

चिप बनाना किसी भी देश के लिए कठिन है। अर्धचालक विनिर्माण जटिल, प्रौद्योगिकी-प्रधान क्षेत्र है, जिसमें भारी पूँजी निवेश चाहिए, जोखिम ऊँचा है, भुगतान अवधि लंबी है और तकनीक तेज़ी से बदलती है; फैब को भूमि, अर्धचालक-स्तर का जल, उच्च गुणवत्ता की बिजली और लॉजिस्टिक्स भी चाहिए।

• कार्यक्रम: मंत्रिमंडल ने 15 दिसंबर 2021 को ₹76,000 करोड़ से अर्धचालक और डिस्प्ले पारितंत्र बनाने का कार्यक्रम स्वीकृत किया, जिसे एक विशेषीकृत, स्वतंत्र भारत सेमिकंडक्टर मिशन (ISM) चलाता है।
• प्रोत्साहन: सिलिकॉन और डिस्प्ले फैब के लिए परियोजना लागत का 50 प्रतिशत तक; यौगिक अर्धचालक, सिलिकॉन फ़ोटोनिक्स, सेंसर और चिप असेंबली तथा परीक्षण (ATMP या OSAT) इकाइयों के लिए पूँजीगत व्यय का 30 प्रतिशत; चिप डिज़ाइन के लिए डिज़ाइन लिंक्ड इंसेंटिव; और सेमी-कंडक्टर प्रयोगशाला का आधुनिकीकरण।
• प्रगति: दिसंबर 2025 तक 6 राज्यों में लगभग ₹1.60 लाख करोड़ की 10 परियोजनाएँ स्वीकृत हो चुकी थीं, जिनमें साणंद में माइक्रॉन की असेंबली और परीक्षण इकाई और धोलेरा में प्रति माह 50,000 वेफ़र वाला टाटा-PSMC फैब शामिल हैं।
• ISM 2.0: अगला चरण भारत में अर्धचालक उपकरण और सामग्री बनाने और पूर्ण-स्तरीय भारतीय चिप बौद्धिक संपदा की डिज़ाइन पर केंद्रित है, 2026-27 के लिए ₹1,000 करोड़ के आवंटन के साथ; यह दूसरा चरण सितंबर 2026 में ₹1.27 लाख करोड़ के परिव्यय के साथ अधिसूचित हुआ।

स्वीकृत फैब और संयंत्रों का ब्योरा भारत सेमिकंडक्टर मिशन (अंग्रेज़ी में) वाले करंट अफ़ेयर्स लेख में रखा गया है।

3D प्रिंटिंग: योगात्मक विनिर्माण और उसके उपयोग

आधुनिक विनिर्माण की एक तकनीक, 3D प्रिंटिंग, जिसे योगात्मक विनिर्माण भी कहते हैं, कंप्यूटर-सहायित डिज़ाइन या डिजिटल 3D मॉडल से कंप्यूटर के नियंत्रण में पदार्थ जमाकर, जोड़कर या ठोस बनाकर, प्रायः परत-दर-परत, त्रि-विमीय वस्तु बनाती है। यह मशीनिंग जैसे व्यवकलनात्मक विनिर्माण का उलटा है, जिसमें पदार्थ हटाया जाता है; इसका बड़ा लाभ यह है कि खोखले पुर्ज़ों सहित जटिल आकार कम अपशिष्ट के साथ बन सकते हैं।

• इतिहास: 1980 के दशक में इसका उपयोग केवल प्रोटोटाइप के लिए होता था, जिसे तब रैपिड प्रोटोटाइपिंग कहते थे; स्टीरियोलिथोग्राफ़ी प्रक्रिया का पेटेंट 1984 में फ़्रांस में हुआ।
• प्रिंटिंग की प्रक्रियाएँ: थर्मोप्लास्टिक का सतत तंतु बिछाने वाली फ़्यूज़्ड डिपोज़िशन मॉडलिंग सबसे आम प्रक्रिया है; अन्य में स्टीरियोलिथोग्राफ़ी और धातु-चूर्ण को जोड़ने वाली मशीनें हैं।
• औद्योगिक उपयोग: वास्तुकला और निर्माण, औद्योगिक डिज़ाइन, ऑटोमोबाइल, अंतरिक्ष, रक्षा, फ़ैशन, जूते, आभूषण और चश्मे।
• खाद्य प्रिंटिंग: चॉकलेट, कैंडी, क्रैकर, पास्ता और पिज़्ज़ा खाद्य प्रिंटिंग के उम्मीदवार हैं।
• चिकित्सा: 1990 के दशक के मध्य से हड्डी की पुनर्निर्माण सर्जरी की योजना के लिए शारीरिक मॉडल, 3D-प्रिंटेड टाइटेनियम प्रत्यारोपण, चेहरे का पुनर्निर्माण, रोगी के अनुसार बने श्रवण यंत्र और दंत उपकरण; जैव-प्रिंटिंग जीवित कोशिकाओं की परतों से ऊतक बनाती है, और एक जैव-प्रिंटर एक घंटे से कम में कान की उपास्थि का छोटा टुकड़ा बना सकता है।

स्रोत

• NCERT: Chemistry Part I (Class XII), The Solid State; The d- and f-Block Elements
• NCERT: Chemistry (Class XI), Some Basic Concepts; The p-Block Elements
• PIB: Cabinet approves programme for semiconductors and display manufacturing (15 December 2021)
• PIB: India's Semiconductor Revolution (press note)
• PIB: India Semiconductor Mission 2.0
• PIB: Rare earth minerals, Parliament question (29 January 2026)
• PIB: India steps up exploration and mining of rare-earth minerals (3 February 2026)
• PIB: Illegal mining of beach sand minerals (1 August 2022)
• PIB: Thirty critical minerals list released (24 July 2023)
• PIB: List of Critical Minerals for India unveiled (28 June 2023)
• Department of Atomic Energy: Export of monazite from India, facts (19 October 2012)
• Ministry of Mines: Critical Minerals for India, committee report (June 2023)
• Wikipedia: Fibre-reinforced plastic
• Wikipedia: Carbon fibers
• Wikipedia: Shape-memory alloy
• Wikipedia: Superconductivity
• Wikipedia: OLED
• Wikipedia: Rare-earth element
• Wikipedia: 3D printing
• UPSC: Civil Services Examination question papers
• Wikipedia: Composite material
• The Hindu, Delhi edition, 18 September 2026: Semicon India 2026 and the second phase of the India Semiconductor Mission
• The Hindu, Delhi edition, 24 September 2026: US-China relations and rare earth export controls