உயிர் வேதியியல்
உயிரற்ற வேதியியலைப் பற்றிய புரிதல் 19 ஆம் நூற்றாண்டில் வளர்ந்தபோது, உயிரினங்களின் உடலியல் செயல்முறைகளை மூலக்கூறு அமைப்பு மற்றும் வினைத்திறன் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் விளக்குவதற்கான முயற்சிகள் உயிர் வேதியியலின் ஒழுக்கத்திற்கு வழிவகுத்தன. உயிர் வேதியியலாளர்கள் வாழ்க்கையின் மூலக்கூறு அடிப்படையை ஆராய வேதியியலின் நுட்பங்களையும் கோட்பாடுகளையும் பயன்படுத்துகின்றனர். ஒரு உயிரினம் அதன் உடலியல் செயல்முறைகள் பல ஆயிரக்கணக்கான வேதியியல் எதிர்வினைகளின் விளைவாக மிகவும் ஒருங்கிணைந்த முறையில் நிகழ்கின்றன என்ற அடிப்படையில் ஆராயப்படுகின்றன. உயிரியல் வேதியியலாளர்கள், உயிரணுக்களில் ஆற்றல் பரிமாற்றம், உயிரணு சவ்வுகளின் வேதியியல் அமைப்பு, பரம்பரை தகவல்களின் குறியீட்டு மற்றும் பரிமாற்றம், தசை மற்றும் நரம்பு செயல்பாடு மற்றும் உயிரியக்கவியல் பாதைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட கொள்கைகளை நிறுவியுள்ளனர். உண்மையில், பாக்டீரியா மற்றும் மனிதர்களைப் போல வேறுபட்ட உயிரினங்களில் இதேபோன்ற பாத்திரங்களை நிறைவேற்ற தொடர்புடைய உயிரி மூலக்கூறுகள் கண்டறியப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், உயிர் அணுக்களின் ஆய்வு பல சிரமங்களை முன்வைக்கிறது. இத்தகைய மூலக்கூறுகள் பெரும்பாலும் மிகப் பெரியவை மற்றும் சிறந்த கட்டமைப்பு சிக்கலை வெளிப்படுத்துகின்றன; மேலும், அவர்கள் மேற்கொள்ளும் வேதியியல் எதிர்வினைகள் பொதுவாக மிக வேகமாக இருக்கும். உதாரணமாக, டி.என்.ஏவின் இரண்டு இழைகளைப் பிரிப்பது ஒரு நொடியில் ஒரு மில்லியனில் நிகழ்கிறது. இத்தகைய விரைவான எதிர்வினை விகிதங்கள் என்சைம்கள் எனப்படும் உயிர் அணுக்களின் இடைநிலை நடவடிக்கை மூலம் மட்டுமே சாத்தியமாகும். என்சைம்கள் அவற்றின் முப்பரிமாண வேதியியல் கட்டமைப்பிற்கு குறிப்பிடத்தக்க விகிதத்தை விரைவுபடுத்தும் திறன்களுக்கு கடன்பட்டிருக்கும் புரதங்கள். உயிர்வேதியியல் கண்டுபிடிப்புகள் நோயைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் சிகிச்சையளிப்பதற்கும் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தியதில் ஆச்சரியமில்லை. வளர்சிதை மாற்றத்தின் பிற பிழைகள் காரணமாக பல நோய்கள் குறிப்பிட்ட மரபணு குறைபாடுகளால் கண்டறியப்பட்டுள்ளன. பிற நோய்கள் சாதாரண உயிர்வேதியியல் பாதைகளில் ஏற்படும் இடையூறுகளால் ஏற்படுகின்றன.
தொழில்நுட்ப வரலாறு: வேதியியல்
நீராவி சக்தி கோட்பாட்டில் ராபர்ட் பாயலின் பங்களிப்பு குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது, ஆனால் பாயில் பொதுவாக "வேதியியலின் தந்தை" என்று அங்கீகரிக்கப்படுகிறார்.
அடிக்கடி, அறிகுறிகளால் மருந்துகளால் தணிக்க முடியும், மேலும் சிகிச்சை முகவர்களின் கண்டுபிடிப்பு, செயல் முறை மற்றும் சீரழிவு ஆகியவை உயிர் வேதியியலில் ஆய்வின் முக்கிய துறைகளில் ஒன்றாகும். பாக்டீரியா நோய்த்தொற்றுகளுக்கு சல்போனமைடுகள், பென்சிலின்கள் மற்றும் டெட்ராசைக்ளின்கள் மூலம் சிகிச்சையளிக்க முடியும், மேலும் வைரஸ் தொற்று பற்றிய ஆராய்ச்சி ஹெர்பெஸ் வைரஸுக்கு எதிரான அசைக்ளோவிரின் செயல்திறனை வெளிப்படுத்தியுள்ளது. புற்றுநோய் மற்றும் புற்றுநோய் கீமோதெரபி விவரங்களில் தற்போதைய ஆர்வம் அதிகம். உதாரணமாக, புற்றுநோயை உண்டாக்கும் மூலக்கூறுகள் அல்லது புற்றுநோய்கள் அவை அழைக்கப்படும் போது, நியூக்ளிக் அமிலங்கள் மற்றும் புரதங்களுடன் வினைபுரிந்து அவற்றின் இயல்பான செயல்பாட்டு முறைகளில் தலையிடும்போது புற்றுநோய் ஏற்படலாம் என்பது அறியப்படுகிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் மூலக்கூறுகளை புற்றுநோயாகக் கண்டறியக்கூடிய சோதனைகளை உருவாக்கியுள்ளனர். நிச்சயமாக, புற்றுநோயின் தடுப்பு மற்றும் சிகிச்சையின் முன்னேற்றம் நோயின் உயிர்வேதியியல் அடிப்படையை முழுமையாக புரிந்து கொண்டவுடன் துரிதப்படுத்தும் என்பது நம்பிக்கை.
உயிரியல் செயல்முறைகளின் மூலக்கூறு அடிப்படையானது மூலக்கூறு உயிரியல் மற்றும் உயிரி தொழில்நுட்பத்தின் வேகமாக வளர்ந்து வரும் துறைகளின் முக்கிய அம்சமாகும். புரதங்கள் மற்றும் டி.என்.ஏவின் கட்டமைப்பை விரைவாகவும் துல்லியமாகவும் தீர்மானிப்பதற்கான முறைகளை வேதியியல் உருவாக்கியுள்ளது. கூடுதலாக, மரபணுக்களின் தொகுப்புக்கான திறமையான ஆய்வக முறைகள் வகுக்கப்படுகின்றன. இறுதியில், குறைபாடுள்ள மரபணுக்களை இயல்பானவற்றுடன் மாற்றுவதன் மூலம் மரபணு நோய்களைத் திருத்துவது சாத்தியமாகும்.
பாலிமர் வேதியியல்
எளிய பொருள் எத்திலீன் CH 2 CH 2 சூத்திரத்துடன் மூலக்கூறுகளால் ஆன வாயு ஆகும். சில நிபந்தனைகளின் கீழ், பல எத்திலீன் மூலக்கூறுகள் ஒன்றிணைந்து பாலிஎதிலீன் எனப்படும் நீண்ட சங்கிலியை உருவாக்குகின்றன, சூத்திரத்துடன் (CH 2 CH 2) n, இங்கு n என்பது மாறி ஆனால் பெரிய எண்ணிக்கையாகும். பாலிஎதிலீன் என்பது கடினமான, நீடித்த திடமான பொருள், இது எத்திலீனிலிருந்து முற்றிலும் மாறுபட்டது. இது ஒரு பாலிமரின் எடுத்துக்காட்டு, இது பல சிறிய மூலக்கூறுகளால் (மோனோமர்கள்) ஆன ஒரு பெரிய மூலக்கூறு ஆகும், இது பொதுவாக ஒரு நேரியல் பாணியில் ஒன்றாக இணைகிறது. செல்லுலோஸ், ஸ்டார்ச், பருத்தி, கம்பளி, ரப்பர், தோல், புரதங்கள் மற்றும் டி.என்.ஏ உள்ளிட்ட இயற்கையாக நிகழும் பல பொருட்கள் பாலிமர்கள். பாலிஎதிலீன், நைலான் மற்றும் அக்ரிலிக்ஸ் ஆகியவை செயற்கை பாலிமர்களுக்கு எடுத்துக்காட்டுகள். அத்தகைய பொருட்களின் ஆய்வு பாலிமர் வேதியியலின் களத்திற்குள் உள்ளது, இது 20 ஆம் நூற்றாண்டில் செழித்தோங்கிய ஒரு சிறப்பு. இயற்கை பாலிமர்களின் விசாரணை உயிர் வேதியியலுடன் கணிசமாக மேலெழுகிறது, ஆனால் புதிய பாலிமர்களின் தொகுப்பு, பாலிமரைசேஷன் செயல்முறைகளின் விசாரணை மற்றும் பாலிமெரிக் பொருட்களின் கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகளின் தன்மை ஆகியவை பாலிமர் வேதியியலாளர்களுக்கு தனித்துவமான சிக்கல்களைத் தருகின்றன.
பாலிமர் வேதியியலாளர்கள் கடினத்தன்மை, நெகிழ்வுத்தன்மை, மென்மையாக்கும் வெப்பநிலை, நீரில் கரைதிறன் மற்றும் மக்கும் தன்மை ஆகியவற்றில் மாறுபடும் பாலிமர்களை வடிவமைத்து ஒருங்கிணைத்துள்ளனர். பாலிமெரிக் பொருட்களை அவை தயாரித்துள்ளன, அவை எஃகு போன்ற வலிமையானவை, ஆனால் இலகுவானவை மற்றும் அரிப்பை எதிர்க்கின்றன. எண்ணெய், இயற்கை எரிவாயு மற்றும் நீர் குழாய் இணைப்புகள் இப்போது வழக்கமாக பிளாஸ்டிக் குழாயால் கட்டப்பட்டுள்ளன. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், வாகன உற்பத்தியாளர்கள் குறைந்த எரிபொருளை நுகரும் இலகுவான வாகனங்களை உருவாக்க பிளாஸ்டிக் கூறுகளின் பயன்பாட்டை அதிகரித்துள்ளனர். ஜவுளி, ரப்பர், காகிதம் மற்றும் பேக்கேஜிங் பொருட்கள் தயாரிப்பில் ஈடுபட்டுள்ள பிற தொழில்கள் பாலிமர் வேதியியலில் கட்டப்பட்டுள்ளன.
புதிய வகையான பாலிமெரிக் பொருட்களை உற்பத்தி செய்வதைத் தவிர, வணிக பாலிமர்களின் பெரிய அளவிலான தொழில்துறை தொகுப்பால் தேவைப்படும் சிறப்பு வினையூக்கிகளை உருவாக்குவதில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் அக்கறை கொண்டுள்ளனர். இத்தகைய வினையூக்கிகள் இல்லாமல், சில சந்தர்ப்பங்களில் பாலிமரைசேஷன் செயல்முறை மிகவும் மெதுவாக இருக்கும்.
இயற்பியல் வேதியியல்
ஏற்கனவே விவாதிக்கப்பட்டவை போன்ற பல வேதியியல் துறைகள் பொதுவான கட்டமைப்பு மற்றும் வேதியியல் அம்சங்களைப் பகிர்ந்து கொள்ளும் சில வகை பொருட்களில் கவனம் செலுத்துகின்றன. பிற சிறப்புகள் ஒரு வகை பொருட்களின் மீது அல்ல, மாறாக அவற்றின் தொடர்புகள் மற்றும் மாற்றங்களை மையமாகக் கொண்டிருக்கலாம். இந்த துறைகளில் பழமையானது இயற்பியல் வேதியியல் ஆகும், இது வேதியியல் செயல்முறைகளின் அளவு அம்சங்களை அளவிட, தொடர்புபடுத்த மற்றும் விளக்க முயல்கிறது. உதாரணமாக, ஆங்கிலோ-ஐரிஷ் வேதியியலாளர் ராபர்ட் பாயில், 17 ஆம் நூற்றாண்டில், அறை வெப்பநிலையில் ஒரு நிலையான அளவு வாயுவின் அளவு அதன் மீது அழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது விகிதாசாரமாகக் குறைகிறது என்பதைக் கண்டுபிடித்தார். எனவே, நிலையான வெப்பநிலையில் ஒரு வாயுவுக்கு, அதன் தொகுதி V மற்றும் அழுத்தம் P இன் தயாரிப்பு ஒரு நிலையான எண்ணுக்கு சமம் - அதாவது PV = மாறிலி. அத்தகைய எளிய எண்கணித உறவு அறை வெப்பநிலையில் கிட்டத்தட்ட அனைத்து வாயுக்களுக்கும் ஒரு வளிமண்டலத்திற்கு சமமான அல்லது குறைவான அழுத்தங்களுக்கும் செல்லுபடியாகும். அடுத்தடுத்த வேலை, அதிக அழுத்தங்களில் உறவு அதன் செல்லுபடியை இழக்கிறது என்பதைக் காட்டுகிறது, ஆனால் சோதனை முடிவுகளை மிகவும் துல்லியமாக பொருந்தக்கூடிய மிகவும் சிக்கலான வெளிப்பாடுகள் பெறப்படலாம். இயற்கையின் விதிகள் என்று அழைக்கப்படும் இத்தகைய வேதியியல் ஒழுங்குமுறைகளின் கண்டுபிடிப்பு மற்றும் விசாரணை இயற்பியல் வேதியியலின் எல்லைக்குள் உள்ளன. 18 ஆம் நூற்றாண்டின் பெரும்பகுதிக்கு, வேதியியல் அமைப்புகளில் கணித ஒழுங்குமுறையின் ஆதாரம் வேதியியல் கூறுகள் மற்றும் சேர்மங்களை உருவாக்கும் அணுக்களைச் சுற்றியுள்ள சக்திகள் மற்றும் புலங்களின் தொடர்ச்சியாக கருதப்படுகிறது. எவ்வாறாயினும், 20 ஆம் நூற்றாண்டின் முன்னேற்றங்கள், அணு மற்றும் மூலக்கூறு கட்டமைப்பின் குவாண்டம் இயந்திர மாதிரியால் இரசாயன நடத்தை சிறப்பாக விளக்கப்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. இந்த விஷயத்தில் பெரும்பாலும் அர்ப்பணிக்கப்பட்ட இயற்பியல் வேதியியலின் கிளை கோட்பாட்டு வேதியியல் ஆகும். சிக்கலான கணித சமன்பாடுகளை தீர்க்க உதவும் தத்துவார்த்த வேதியியலாளர்கள் கணினிகளை விரிவாகப் பயன்படுத்துகின்றனர். இயற்பியல் வேதியியலின் பிற கிளைகளில் வேதியியல் வெப்ப இயக்கவியல் அடங்கும், இது வெப்பத்திற்கும் பிற வேதியியல் ஆற்றலுக்கும் இடையிலான உறவைக் கையாளுகிறது, மற்றும் வேதியியல் இயக்கவியல், வேதியியல் எதிர்வினைகளின் விகிதங்களை அளவிடவும் புரிந்துகொள்ளவும் முயல்கிறது. எலக்ட்ரோ கெமிஸ்ட்ரி மின்சாரம் மற்றும் வேதியியல் மாற்றத்தின் தொடர்புகளை ஆராய்கிறது. ஒரு வேதியியல் கரைசலின் மூலம் ஒரு மின்சாரத்தை கடந்து செல்வது பெரும்பாலும் மாற்றியமைக்கக்கூடிய கூறுகளில் மாற்றங்களை ஏற்படுத்துகிறது-அதாவது, வெவ்வேறு நிலைமைகளின் கீழ் மாற்றப்பட்ட பொருட்கள் தாங்களே மின்சாரத்தை அளிக்கும். பொதுவான பேட்டரிகளில் வேதியியல் பொருட்கள் உள்ளன, அவை மின்சுற்று ஒன்றை மூடுவதன் மூலம் ஒருவருக்கொருவர் தொடர்பு கொள்ளும்போது, பொருட்கள் நுகரப்படும் வரை நிலையான மின்னழுத்தத்தில் மின்னோட்டத்தை வழங்கும். தற்போது சூரிய ஒளியில் உள்ள ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி ரசாயன எதிர்வினைகளை இயக்கக்கூடிய சாதனங்களில் அதிக ஆர்வம் உள்ளது, அதன் தயாரிப்புகள் ஆற்றலைச் சேமிக்கும் திறன் கொண்டவை. இத்தகைய சாதனங்களின் கண்டுபிடிப்பு சூரிய சக்தியின் பரவலான பயன்பாட்டை சாத்தியமாக்கும்.
இயற்பியல் வேதியியலுக்குள் இன்னும் பல துறைகள் உள்ளன, அவை பொருட்களின் பொதுவான பண்புகள் மற்றும் பொருட்களுக்கிடையேயான தொடர்புகள் குறித்து அதிக அக்கறை கொண்டுள்ளன. ஒளி வேதியியல் என்பது ஒரு சிறப்பு, இது ஒளியுடன் பொருளை தொடர்புபடுத்துகிறது. ஒளியை உறிஞ்சுவதன் மூலம் தொடங்கப்படும் வேதியியல் எதிர்வினைகள் பிற வழிகளில் நிகழும் நிகழ்வுகளிலிருந்து மிகவும் வித்தியாசமாக இருக்கும். உதாரணமாக, ஸ்டீராய்டு எர்கோஸ்டெரால் சூரிய கதிர்வீச்சை உறிஞ்சும் போது வைட்டமின் டி மனித உடலில் உருவாகிறது; எர்கோஸ்டிரால் இருட்டில் வைட்டமின் டி ஆக மாறாது.
இயற்பியல் வேதியியலின் வேகமாக வளர்ந்து வரும் துணைப்பிரிவு மேற்பரப்பு வேதியியல் ஆகும். இது வேதியியல் மேற்பரப்புகளின் பண்புகளை ஆராய்கிறது, அத்தகைய மேற்பரப்புகளின் வேதியியல் சுயவிவரத்தை வழங்கக்கூடிய கருவிகளை பெரிதும் நம்பியுள்ளது. ஒரு திட அல்லது ஒரு வாயுவுக்கு வெளிப்படும் போதெல்லாம், திடப்பொருளின் மேற்பரப்பில் ஆரம்பத்தில் ஒரு எதிர்வினை நிகழ்கிறது, இதன் விளைவாக அதன் பண்புகள் வியத்தகு முறையில் மாறக்கூடும். அலுமினியம் ஒரு புள்ளியாகும்: இது துல்லியமாக அரிப்பை எதிர்க்கிறது, ஏனெனில் தூய உலோகத்தின் மேற்பரப்பு ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிந்து அலுமினிய ஆக்சைடு ஒரு அடுக்கை உருவாக்குகிறது, இது உலோகத்தின் உட்புறத்தை மேலும் ஆக்ஸிஜனேற்றத்திலிருந்து பாதுகாக்க உதவுகிறது. பல எதிர்வினை வினையூக்கிகள் அவற்றின் செயல்பாட்டை ஒரு எதிர்வினை மேற்பரப்பை வழங்குவதன் மூலம் செயல்படுகின்றன.
