ಅಪಾಯಕಾರಿ ಅನಿಲಗಳ ಪತ್ತೆಗೆ ‘ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಮೂಗು’

ಬೆಂಗಳೂರಿನ ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ ಸಂಶೋಧಕರು ವಿನೂತನ ‘ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕ’ವೊಂದನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ್ದಾರೆ. ವಿವಿಧ ಅನಿಲ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣದ ಮೂಲಕ, ಇದನ್ನು ವಾಯುಮಾಲಿನ್ಯದ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಗಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಈ ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕವು  ಬಹಳ ನಿಖರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಬಹುದು. ಇದನ್ನು ಪ್ರಮುಖ ವಾಯು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳಾದ  ‘ಇಂಗಾಲದ ಮೊನೊಕ್ಸೈಡ್’(CO), ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (CO2), ಸಾರಜನಕ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (NO2) ಮತ್ತು ಗಂಧಕ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್(SO2) ಅನ್ನು ಪತ್ತೆ ಮಾಡಿ ಅಳತೆ ಮಾಡಲು ಉಪಯೋಗಿಸಬಹುದು.

ಇಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧಕರು, ಹಲವು ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕಗಳ ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನೇ ‘ಸೂಕ್ಷ್ಮ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆ’ಯ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಒಂದು ‘ಚಿಪ್’ನಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ‘ಸೂಕ್ಷ್ಮ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆ’ಯು ಹೆಸರೇ ಸೂಚಿಸುವಂತೆ ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆ ಕಂಡ ಪುಟ್ಟ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಸಾಧನಗಳ ಸಂಗಮ. ಇವುಗಳ ಗಾತ್ರ ಎಷ್ಟು ಕುಗ್ಗಿದೆ ಎಂದರೆ, ಒಂದು  ಮೀಟರ್‌ಗಿಂತ ಒಂದು ನೂರು ಕೋಟಿ ಪಟ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾದ ಅಂದರೆ ಒಂದು ‘ಮೈಕ್ರಾನ್’ಗಿಂತಲೂ ಚಿಕ್ಕದಾದ ಸಾಧನದಿಂದ ಮೊದಲ್ಗೊಂಡು ಕೆಲವು  ಮಿಲಿಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು ಅಳತೆಯ ಚಿಕ್ಕ ಸಾಧನಗಳೂ ತಮ್ಮದೇ ಆಯಾಮಗಳಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ.

‘ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಾಗಿ ಈ ಪುಟ್ಟ ಸಾಧನಗಳು ಬೇಡುವುದು ಕೆಲವು ಮಿಲಿವಾಟ್‌ನಷ್ಟು ಶಕ್ತಿ ಮಾತ್ರ. ಹೀಗಾಗಿ, ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಾಲಿತ ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಕೂಡ ಇವುಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಅಳವಡಿಸಬಹುದು. ಮ್ಯಾಕ್ರೊ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಅಂದರೆ  ದೊಡ್ಡ ದೊಡ್ಡ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ  ಈ ರೀತಿಯ ಪುಟ್ಟ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ’ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕ ನವಕಾಂತ ಭಟ್. ಇವರು ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ ‘ನ್ಯಾನೊ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್’ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತಿದ್ದು, ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ನೇತೃತ್ವ ವಹಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ಈ ಸಂವೇದಕ ಸರಣಿಯು, ನಾಲ್ಕು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಶಾಖೋತ್ಪಾದಕಗಳು ಮತ್ತು ನಾಲ್ಕು ಸಂವೇದಕ ಅಂಶಗಳ ಒಟ್ಟು ಮೊತ್ತವಾಗಿದ್ದು, ಇಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿ ಸಂವೇದಕವೂ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನಿಲವನ್ನು ಪತ್ತೆ ಮಾಡುವಂತೆ ವಿಶೇಷ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ‘ಇಂಗಾಲದ ಮೊನೊಕ್ಸೈಡ್’ಅನ್ನು ಪತ್ತೆ ಮಾಡಲು ‘ಜಿಂಕ್ ಆಕ್ಸೈಡ್’(ZnO), ‘ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್’ಅನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಶೇ 1ಬೆಳ್ಳಿ ಲೇಪಿತ ‘ಬೇರಿಯಮ್ ಟೈಟಾನೇಟ್-ಕ್ಯುಪ್ರಿಕ್ ಆಕ್ಸೈಡ್’ (BaTiO3-CuO), ‘ಸಾರಜನಕ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್’ಗಾಗಿ ‘ಟಂಗ್‌ಸ್ಟನ್‌ ಟ್ರೈಆಕ್ಸೈಡ್’ (WO3) ಮತ್ತು ‘ಗಂಧಕ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್’ಗಾಗಿ ‘ವನಾಡಿಯಮ್ ಪೆಂಟಾಕ್ಸೈಡ್’(V2O5)ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.

ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಂವೇದನೆಯ ಕೊರತೆ,  ಪುನರುತ್ಪಾದನಾ ಗುಣದ ಕೊರತೆ, ತಾತ್ಕಾಲಿಕವಾಗಿ ಯೋಜನೆಗೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ ದಾರಿತಪ್ಪುವುದು  ಮತ್ತು ಅಸ್ಥಿರತೆಯಂತಹ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಂದ ಬಳಲುತ್ತವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಪರಿಹಾರ ಎಂಬಂತೆ, ಈಗ ಹೊಸದಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಾಗಿರುವ ಸಂವೇದಕ ಸಾಧನವು ಒಂದು ‘ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಮೂಗಿ’ನಂತೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಅನಿಲಕ್ಕೆ ವಿಭಿನ್ನ ಸಂವೇದಕ ಘಟಕ ಇರುವ ಕಾರಣದಿಂದ, ಆಯ್ಕೆ ಮತ್ತು ಸಂವೇದನೆಯಲ್ಲಿ ವರ್ಧನೆ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಈ ವಿವಿಧ ಘಟಕಗಳನ್ನುಳ್ಳ ಶ್ರೇಣಿಯ ಸಹಾಯದಿಂದ, ಅನಿಲಗಳ ಮಿಶ್ರಣದಲ್ಲಿರುವ ವಿವಿಧ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ದಕ್ಕಿದ್ದು, ಇದರಿಂದ ದೊರೆಯುವ ದತ್ತಾಂಶದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ವಾಯು ಮಾಲಿನ್ಯದ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಯನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಮಾಡಬಹುದು.

ಹೊಸ ಸಂವೇದಕವು ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಶಾಖೋತ್ಪಾದಕಗಳು 300 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ತಾಪಮಾನ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಕೇವಲ 10 ಮಿಲಿವಾಟ್) ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸಂವೇದನಾ ಘಟಕದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಅವಕಾಶ ಮಾಡಿಕೊಡುವ  ಹೆಚ್ಚೆಚ್ಚು ಆಯ್ಕೆಗಳನ್ನು ಕೊಡುವ, ಪುಟ್ಟ ಗಾತ್ರದ ಸಾಧನವಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಂಡಿದೆ. ಇಂತಹ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸಿದ್ದು ಇಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ವಿಶೇಷ ಫಲಕ.

‘ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ವರ್ಧಿತ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ’ ತಂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿ, ಒತ್ತಡದ ವಿನ್ಯಾಸದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಪಕ್ವವಾದ ‘ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡಯಾಕ್ಸೈಡ್’ನಿಂದ, ಈ ವಿಶೇಷ ಫಲಕವು ತಯಾರಾಗಿದೆ.

ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಇಂತಹ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಫಲಕವು, ಸಾಧನದ ಎಲ್ಲಾ ಅಂಶಗಳನ್ನು ತನ್ನ ಮೇಲೆ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಒಂದು ವೇದಿಕೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯವಾದ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದೇ ಕಾರಣದಿಂದ ವಿವಿಧ ರಾಸಾಯನಿಕ ಮಾಧ್ಯಮಗಳನ್ನು ಒಂದೆಡೆ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ‘ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡಯಾಕ್ಸೈಡ್’ನ ಫಲಕವು, ಸಂವೇದಕದ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚ ಎರಡನ್ನೂ ಕಡಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಶಿಷ್ಟ ಫಲಕವನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಇರುವ ಹಲವು ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಸಂಶೋಧಕರು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಿದರು.

ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮತ್ತು ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಸರ್ವರೀತಿಯಲ್ಲೂ ಸೂಕ್ತ ‘ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ’ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿದರು.

‘ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಆಧಾರಿತ ಸಂವೇದಕಗಳ ನ್ಯೂನತೆ ಎಂದರೆ, ಮಧ್ಯಸ್ಥಿಕೆ ಅನಿಲ ಸಂವೇದನೆ. ಅಂದರೆ, ಅನಿಲಗಳ ಸಂವೇದನೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಅನಿಲಕ್ಕೊಂದು ಸಂವೇದಕ ಎಂಬ ನಿಯಮವನ್ನು ಮುರಿಯುವ ಸಾಧನಗಳೇ ಅಧಿಕ. ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಈ ವಿನೂತನ ಸಂವೇದಕ ಸಾಧನವು ನಿವಾರಿಸಿದ್ದು, ಒಂದು ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನಿಲವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಪತ್ತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇತರ ಅನಿಲಗಳ ಇರುವಿನಿಂದ ಇವು ತಮ್ಮ ಗುರಿ ತಪ್ಪುವುದಿಲ್ಲ’ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಭಾಗವಾಗಿದ್ದ ಡಾ. ಪ್ರಜಾಪತಿ.

‘ಮುಂದಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಈ ಸಾಧನವನ್ನು, ಉಸಿರು ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ ರೋಗನಿರ್ಣಯ, ಆಹಾರದ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಯಂತಹ ಹಲವಾರು ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಸಾಧ್ಯತೆ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ’ ಎಂದು ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕ ಭಟ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದ ಸಂವೇದಕಗಳ ಅಗತ್ಯ ಜಾಗತಿಕ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿದ್ದು, ಈ ವಿನೂತನ ಸಾಧನವು ಈ ಅಗತ್ಯಕ್ಕೆ ಪೂರಕವಾಗಿದೆ.

 – ಗುಬ್ಬಿ ಲ್ಯಾಬ್ಸ್‌
(ಸಂಶೋಧನಾ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ
ತೊಡಗಿರುವ ಸಾಮಾಜಿಕ ಉದ್ಯಮ)