संशोधनक्षेत्रातील मायबोलीकर - भाग ३ - प्रोब मायक्रोस्कोपी (संशोधन)

Submitted by राजकाशाना on 18 November, 2011 - 23:30

इटलीत असताना स्कॉटलंडच्या एडीनबरा इथल्या एका रसायनशास्त्राच्या ग्रुपबरोबर आमचं कोलॅबोरेशन होतं. हे रसायनवाले लोकं म्हणजे आमच्या दृष्टीने हॅरी पॉटरमधला पोशन मास्टर - स्नेप. त्यांच्या गुहेत जाऊन तासनतास प्रक्रिया करून एखादं जादुई पोशन घेऊन येतात. या ग्रुपचा लीडर आहे डेव्ह ली. हा लौकिकार्थाने जादुगार आहेच, रसायनशास्त्रात त्याने बरेच काम केलं आहे, पण तो खराही जादुगार आहे. प्रोजेक्ट मिटिंग संपल्यावर जेवणं वगैरे झाली की हा पत्याचा कॅट घेऊन हिंडणार, मग आपण मनात धरलेलं पान छताला चिकटलय किंवा मिटिंगमध्ये बोलताना शर्टाच्या बाहीतून फुलांचा गुच्छ काढणार असे प्रकार करायला त्याला खूप आवडतं. त्याच्या लॅबमध्ये भिंतीवर जे घड्याळ आहे ते उलटं फिरतं. असो.

तर या ग्रुपने आम्हाला एकदा रोटॅक्झेन नावाचा रेणू बनवून दिला. या रेणूचा आकार बघितलात तर आपल्या जिममध्ये जे डंबबेल असतं तसा आहे आणि या डंबबेलच्या एका बाजूला एक गोलाकार सायकल असतं. हे सायकल एकतर या बाजूला असतं किंवा त्या बाजूला. आणि हे या बाजूवरून त्या बाजूवर उड्या मारू शकतं. असं कधी होतं तर तुम्ही याला एखादी प्रेरणा (stimulus) दिली तर उदा. विशिष्ट प्रकारचा प्रकाशझोत टाकला. रसायनवाले लोकं हा रेणू द्रव असताना याचा अभ्यास करतात. पण हा जर वाळलेल्या स्थितीत असेल तर काय होतं हे बघण्यासाठी त्यांनी तो आमच्याकडे पाठवला.

250px-Rotaxane_cartoon.jpg
रोटॅक्झेन रेणूचे रेखाटन

आम्ही ग्राफाइटचा एक तुकडा घेतला, त्याच्यावर या रेणूच्या द्रवाचा थेंब टाकला आणि तो वाळवला. मग त्याची एक पातळ फिल्म तयार झाली. ती फिल्म प्रोब मायक्रोस्कोपखाली टाकली आणि प्रोब त्यावर फिरवला. हेतू हा की प्रोबमुळे त्या फिल्मला प्रेरणा मिळाली तर काय होतं हे बघता यावं. इथे दुहेरी फायदा असा की एकाच प्रोबमुळे आधी प्रेरणा द्यायची, मग इमेज घेऊन काय झालय ते बघायचं. असं केल्यावर दिसलं की ज्या सरळ रेषेत प्रोब फिरवला तिथे सारख्या अंतरावर नॅनोपार्टीकल तयार झाले होते आणि ओळीने बसले होते. प्रोब जर दोन मितींमध्ये आयताकार फिरवला तर हे पार्टीकल एकत्र यायचे आणि त्यांच्या रेघा तयार व्हायच्या. हे का होतं याचा बराच अभ्यास केला आणि मग पेपर प्रकाशित केला. अशा प्रकारच्या फिल्म वापरून भविष्यात मेमरी डिव्हाइस करता येतील असं लक्षात आलं.

यामुळे आम्हाला माफक पब्लिकसिटी मिळाली. Happy नेचरमध्ये याची बातमी आली होती.

PNAS_page4_image3.jpg
(a)ग्राफाइटवर रोटॅक्झेनची फिल्म.
(b)-(d) फिल्मवर प्रोब फिरवल्यावर रेघा तयार होतात सुरूवातीला पुसट, नंतर स्पष्ट होतात. शेवटच्या चित्रात पूर्ण तयार झालेल्या रेघा (नॅनो-लाइन्स) दिसत आहेत.

दुसरं एक कोलॅबोरेशन नेदरलॅंडच्या फिलिप्स कंपनीबरोबर होतं. सध्या इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये सिलीकॉनचा वापर होतो त्याऐवजी वेगळे रेणू वापरून चांगले डिव्हाइस बनवता येतात का यावर सध्या बरंच संशोधन चालू आहे. यामध्ये बराच वापरला जाणारा एक रेणू म्हणजे पेंटासीन. या पेंटासीनची फिल्म आम्ही फिलीप्सने दिलेल्या ट्रांझिस्टर डिव्हाइसवर टाकली आणि एसपीएमने तिचे स्वरूप बघितले, वेगवेगळ्या आकारांची रूदी आणि खोली मोजली. नंतर हा डिव्हाइस कसा चालतो ते पाहिले. म्हणजे फिल्मचा आकार आणि डिव्हाइसचा परफॉर्मन्स यामध्ये काय नातं आहे ते बघण्याचा प्रयत्न केला. यासाठी वेगवेगळ्या वातावरणात फिल्म तयार केली, मग यामुळे तिच्या स्वरूपात काय बदल झाले हे पाहिलं. अशा एका फिल्मची एसपीएम इमेज इथे दिसते आहे.

SAM JACS_page4_image2.jpg
वेगवेगळ्या वातावरणात केलेली पेंटासीनची फिल्म. पहिल्या चित्रात वाढ प्रतलाकार झाली आहे, नंतरच्या चित्रांमध्ये पृष्ठभाग खडबडीत झाला आहे. उजवीकडे प्रोब मायक्रोस्कोपीने पृष्ठभागाचे केलेले मोजमाप दिसत आहे.

अशा प्रकारच्या कोलॅबोरेशनमध्ये काम करण्याचे फायदे आणि तोटे असतात. रसायन किंवा जीवशास्त्रवाल्यांबरोबर काम केलं तर काम अधिक व्यापक होतं, त्याचे ऍप्लिकेशन वाढतात. रिसर्चसाठी लागणारी ग्रांटही लवकर मिळू शकते. तोटे म्हणजे अशा कोलॅबोरेशनमध्ये सारख्या मिटिंगा, प्रोजेक्ट रिपोर्ट हे करावं लागतं. एक रिपोर्ट पाठवला की लगेच पुढच्या रिपोर्टच्या तयारीला लागायचं. भाग २ मध्ये जो पहिला मुद्दा आला आहे तो याच संदर्भात आहे.

----
भाग १
भाग २

शब्दखुणा: 
Group content visibility: 
Public - accessible to all site users

सुंदर लिहिलाय हा भाग पण. आवडला.

कृपया लेखात वापरल्या जाणार्‍या ग्राफ्स, आकृत्या आणि फोटोंची श्रेयनामावली लिहाल का?

>>कृपया लेखात वापरल्या जाणार्‍या ग्राफ्स, आकृत्या आणि फोटोंची श्रेयनामावली लिहाल का?>>
खाली क्याप्शन टाकल्या आहेत.

यासाठीच तर या संशोधन क्षेत्रातील लोकांनी इथे लिहायला पाहिजे.
एवढे किचकट विषय, किती सहज सोप्या शब्दात समजावता येतात त्यांना !

तीनही भाग वाचले. मस्त लिहीले आहेत !
सोप्या भाषेत पण आवश्यक ती(तकीच) शास्त्रीय माहिती आली आहे.

पुढे जे काही करणा आहात (म्हणजे भाषा शिकणे, लेख लिहीणे वगैरे) त्यासाठी शुभेच्छा.. Happy

मस्तच रे!

>> तोटे म्हणजे अशा कोलॅबोरेशनमध्ये सारख्या मिटिंगा, प्रोजेक्ट रिपोर्ट हे करावं >> लागतं. एक रिपोर्ट पाठवला की लगेच पुढच्या रिपोर्टच्या तयारीला लागायचं.
अन-अव्हॉयडेबल इव्हिल! सकाळी उठल्यावर दात घासणे, आंघोळ करणे सारखंच! Proud

सही आहे. मी तुझे लेख "राखून" ठेवले होते. इतक्या जिनियस लोकांबरोबर काम केल्यामुळे "मै कोन हूं?" झालं का तुझं ?
आणि युरोपसारख्या कल्चरली डायव्हर्स खंडात काम केल्यामुळे तुला कामाव्यतिरिक्त खूप काही शिकायला मिळालं असणार. मला तुझे युरोपर्यटनाबद्द्ल अजून वाचायला नक्कीच आवडेल. Happy

राज,

प्रोबने प्रेरणा कुठली दिली? व्होल्टेज लावलं का? तुम्ही दिलेल्या दुव्यावर दिलंय तसं.?

बाकी तुमच्या डेव्ह लीची कमाल आहे. मॉलेक्युलर मशीनची कल्पनाच जगावेगळी (मलातरी) वाटते. अशा लोकांसोबत काम करायला मिळणं हे खरोखरंच भाग्याची गोष्ट आहे.

आ.न.,
-गा.पै.

सई
धन्यु. >>युरोपर्यटनाबद्द्ल अजून वाचायला नक्कीच आवडेल. >>
यातील काही ब्लॉगवर लिहीले आहे. Happy

गामा पैलवान,
आम्ही व्होल्टेज नाही लावलं, प्रेरणा मेकॅनिकल होती. कॉन्टॅक्ट-मोड-ऍटॉमिक-फोर्स-मायक्रोस्कोप वापरला. रोटॅक्झेनवर बरेच ग्रुप वेगवेगळ्या प्रेरणा वपरून काय होतं ते बघतायत. व्होल्टेज लावूनही रेकॉर्डींग केलेलं आहे. आमचा पेपर इथे आहे. (प्नासने खुला केलेला आहे.)

डेव्ह ली अफलातून आहे. आपण ब्लॉगवर लिहीतो त्या वेगाने तो नेचरमध्ये पेपर छापतो. Proud
मोलेक्युलर मशीन सध्या हॉट टॉपिक आहे.

राज,

हे काँटॅक्ट-मोड-अ‍ॅटॉमिक-मायक्रोस्कोप म्हंजे लई भारी कोरीव काम दिसतंय! Proud मला त्यातलं ओ की ठो कळत नाही. पण प्रेरणा कशी ठरवतात त्याचं कुतूहल आहे. म्हणजे विद्युत्प्रेरण असेल तर भार-धारा (व्होल्टेज-करंट) तशी ढकलप्रेरण असल्यास कोणता बेत लावतात (सेटिंग करतात)? म्हणजे टोच्याचं किमान अंतर (नजीकता), सुईच्या टोकाची लांबीरुंदी, इत्यादि?

माझा प्रश्न अत्यंत बाळबोध असण्याची शक्यता आहे. मात्र पेपरात वर्णन दिसलं नाही. (की मीच पेपरातलं काहीतरी कळेल अश्या भाबड्या आशेवर आहे...? ;-)) बहुधा उत्तर अगदी सोपं असणार. प्रश्नास हसू नये! Biggrin

आ.न.,
-गा.पै.

गा पै,
प्रेरणा ठरवणं सोपं आहे. मेकॅनिकल म्हणजे प्रेरणा बल (फोर्स). फोर्स ही प्रेरणा असेल तर टोच्याने किती फोर्स लावायचा हे ठरवता येतं. किमान अंतराचा प्रश्न इथे येत नाही कारण पृष्ठभागाला स्पर्श होतो आहे. टोकाची लांबीरूंदी ठरलेली असते, कारण यासाठी वापरण्यात येणारे टोचे विकत मिळतात. Happy

राज,

अतिसूक्ष्म अंतरांमुळे टोच्याच्या हलक्याश्या स्पर्शानेही फितीचा (फिल्म) पृष्ठभाग मोडणार नाही का? सूक्ष्मफीत नाजूकही असते का?

तसंच तिच्यावर आवर्ती बळ (फटीग टेस्ट) लावले होते का? मला वाटतं बळचक्र (किमान बळ ते कमाल बळ असे चक्र) लावल्यास वेगळा परिणाम आढळण्याची शक्यता आहे. हे आपलं माझं स्वप्नरंजन बरं का. ख.खो.दे.जा.

आ.न.,
-गा.पै.

तीनही भाग वाचले. सोप्या शब्दांत समजावून सांगितलं ते आवडलं. आपल्याला थोडंफार माहिती असलेल्या विषयांत अजून कितीतरी माहिती करून घेण्यासारखं आहे, त्याचा अंदाज आला. अजून खूप बाकी आहे, याचा प्रत्यय आला.
दुसर्‍या भागातल्या चिंतनाशी खूप रिलेट करता आलं.
खूप धन्यवाद. Happy पुढे आणखी वाचायला आवडेल.

गापै
एका विशिष्ट बलापेक्षा जास्त बल लावल्यास हा परिणाम दिसतो. इथे याची किंमत २ नॅनोन्यूटन इतकी आहे. साधारणपणे इतक्या कमी बलासाठी फिल्म मोडत नाही. मात्र किती बलाला मोडते हे बघायचे असेल तर बल वाढवून बघता येणे शक्य आहे. एकदा एका बलाला प्रयोग सुरू केला म्हणजे ते बदलण्याची गरज पडत नाही त्यामुले कमान-किमाल असा बदल करावा लागत नाही. पेपरमधील हा भाग बघावा.

Fig. 1a illustrates schematically the experiment that produces the dots. The tip of an AFM
operated in contact mode acts as a local mechanical perturbation. As the tip is scanned across a smooth thin film of the rotaxane shown in Scheme 1, at a load force above a threshold
value (> 2 nN), the topography of film transforms into a string of regularly spaced dots.

सापडला २ नॅनोन्यूटन! म्हंजे किती ग्रॅम बरं? २०० नॅनोग्रॅम नाहीका!
आयला एव्हढं छोटूसं बळ लावता येतं आणि ते मोजताही येतं! कम्मालचै!!

>>आयला एव्हढं छोटूसं बळ लावता येतं आणि ते मोजताही येतं! कम्मालचै!!>>
त्याहून खाली म्हणजे पिकोन्यूटनपर्यंतही जाता येतं.

>>हम्म! त्याला बळ म्हणणं म्हणजे मुंगीला डायनासॉर म्हणण्यासारखं आहे. >>
किंवा विवेक मुश्रनला सर्वोत्कृष्ट अभिनेता म्हणण्यासारखे. Proud

त्याहून खाली म्हणजे पिकोन्यूटनपर्यंतही जाता येतं.
>>
हे बळ काढुन टाकले तर मग रेणुंची संरचना उर्जा सोडुन पुर्वस्थितित येते का तशीच रहाते?

पण हे अतिचिमुकलं बळ मोजतात तरी कसं? कुठलं तंत्र वापरतात बळ लावायला? वायूभारयंत्र (प्रेशराईझ्ड सिलिंडर)? उपकरणप्रणाली (इन्सट्रुमेंटेशन) कुठली वापरली जाते?

Pages