लैब से: छोटे कणों का अध्ययन करने के लिए रमन प्रभाव का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग करना
जबकि रमन स्कैटरिंग अवलोकनाधीन वस्तु के बारे में कुछ जानकारी प्राप्त करने का एक बहुत प्रभावी तरीका है, यह भी एक अत्यंत कमजोर घटना है।
रमन स्कैटरिंग का नाम नोबेल पुरस्कार विजेता सर सी वी रमन के नाम पर रखा गया है। (एक्सप्रेस आर्काइव) उप-माइक्रोन कण, जैसे अणु, देखने में बहुत छोटे होते हैं। अप्रत्यक्ष रूप से उनका निरीक्षण करने और उनके गुणों का अध्ययन करने के लिए वैज्ञानिक विभिन्न विधियों का उपयोग करते हैं। इनमें से एक तरीका इन कणों द्वारा बिखरी हुई प्रकाश किरणों का अध्ययन करना है।
प्रकाश किसी वस्तु के साथ अलग-अलग तरीकों से बातचीत कर सकता है - यह उस वस्तु के आधार पर अलग-अलग उपायों में परावर्तित, अपवर्तित, संचरित या अवशोषित होता है। सामान्य तौर पर, प्रकाश, जब यह किसी वस्तु के साथ संपर्क करता है, सभी दिशाओं में बेतरतीब ढंग से बिखरा हुआ है।
जब विचाराधीन वस्तु बहुत छोटी होती है, कुछ नैनोमीटर (एक मीटर का एक अरबवाँ भाग) या उससे कम के पैमाने की होती है, तो उस पर आपतित अधिकांश प्रकाश कण पर ध्यान न देते हुए बिना किसी बाधा के साथ चला जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ये कण प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से छोटे होते हैं और इसलिए, प्रकाश तरंगों के साथ दृढ़ता से बातचीत नहीं करते हैं। हालांकि कभी-कभी, एक अरब में कुछ बार से अधिक नहीं, प्रकाश तरंगें कण के साथ परस्पर क्रिया करती हैं। इन बिखरी हुई प्रकाश तरंगों का पता लगाने से कण प्रकाश के साथ बातचीत के बारे में कुछ महत्वपूर्ण जानकारी मिल सकती है।
वैज्ञानिकों द्वारा अध्ययन की जाने वाली चीजों में से एक यह है कि क्या बिखरी हुई रोशनी में वही ऊर्जा है जो कण से टकराने से पहले थी, या क्या ऊर्जा के स्तर में कोई बदलाव आया था। दूसरे शब्दों में, चाहे अंतःक्रिया लोचदार थी या बेलोचदार।
एक विशेष प्रकार का अकुशल प्रकीर्णन, जिसमें प्रकाश की ऊर्जा में परिवर्तन अणु या सामग्री के अवलोकन के कारण कंपन के कारण प्रभावित होता है, जिससे तरंग दैर्ध्य में परिणामी परिवर्तन होता है, वह है रमन स्कैटरिंग (या रमन प्रभाव) - के नाम पर भौतिक विज्ञानी सर सीवी रमन जिन्होंने 1920 के दशक में इसकी खोज की थी और जिसके लिए उन्होंने 1930 में नोबेल पुरस्कार जीता था।
जबकि रमन स्कैटरिंग अवलोकनाधीन वस्तु के बारे में कुछ जानकारी प्राप्त करने का एक बहुत प्रभावी तरीका है, यह भी एक अत्यंत कमजोर घटना है। कई वर्षों से, डॉ जीवी पवन कुमार और उनकी टीम इंडियन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एजुकेशन एंड रिसर्च (IISER), पुणे में, रमन और इलास्टिक स्कैटरिंग दोनों के प्रभावों को बढ़ाने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं, ताकि घटना हो सके अधिक आसानी से अध्ययन किया जा सकता है। वे रमन प्रकीर्णन से गुजरने वाली प्रकाश तरंगों की संख्या में वृद्धि करना चाहते हैं, और बिखरी हुई तरंगों को एक विशेष दिशा में संरेखित करना भी चाहते हैं ताकि उन सभी को एक सेंसर या डिटेक्टर द्वारा उठाया जा सके।
नैनो लेटर्स में हाल के एक पेपर में, डॉ पवन कुमार और उनकी टीम ने बताया कि कैसे उन्होंने नैनो स्केल पर धातुओं के विशेष गुणों के अभिनव उपयोग के माध्यम से इसे हासिल किया। वे जिस धातु का बड़े पैमाने पर इस्तेमाल करते थे वह चांदी थी। अवलोकन के तहत अणुओं की परत के साथ मिलकर एक नैनो चांदी के तार ने बहुत ही रोचक परिणाम दिखाए। रमन स्कैटरिंग की ताकत बढ़ाने के अलावा, चांदी के तार ने एक तरंग गाइड एंटीना की तरह काम किया, जो एक विशेष कोण पर बिखरी हुई तरंगों को निर्देशित करता है। जब सोने की नैनो फिल्म पर सेट-अप रखा गया तो प्रभाव और मजबूत होता देखा गया।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे बिखरे हुए प्रकाश का अध्ययन केवल वांछित अणु से कर रहे थे, न कि चांदी के तार या सोने की पन्नी से, प्रयोगकर्ताओं ने संयोजन करने से पहले प्रत्येक व्यक्तिगत सामग्री से बिखरे हुए प्रकाश की रीडिंग ली। टीम ने रमन स्कैटरिंग की वृद्धि को मापने के लिए फूरियर प्लेन रमन स्कैटरिंग माइक्रोस्कोप नामक एक विशेष माइक्रोस्कोप का डिजाइन और निर्माण किया, साथ ही सटीक दिशा का पता लगाने के लिए जहां से बिखरी हुई प्रकाश तरंगें निकलीं।
सूक्ष्मदर्शी द्वारा प्राप्त संकेत नैनो-गुहा में अणुओं की कंपन गति, एक दूसरे के संबंध में उनके अभिविन्यास, और उच्च सटीकता और सटीकता के साथ बिखरे हुए प्रकाश के कोणीय वितरण के बारे में बहुत अच्छी जानकारी दे सकते हैं। डॉ पवन कुमार और उनकी टीम यह देखने के लिए अपनी पढ़ाई जारी रखे हुए है कि एकल-अणु संवेदनशीलता के बेहतर परिणाम प्राप्त करने के लिए इन प्रयोगों को कैसे बदला जा सकता है।
इसके अलावा, वे कोलाइड्स, लिक्विड क्रिस्टल और सक्रिय पदार्थ जैसे नरम पदार्थ की संरचना और गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए लोचदार और गैर-रेखीय प्रकाश बिखरने के लिए फूरियर माइक्रोस्कोपी विधियों को एक्सट्रपलेशन कर रहे हैं, जिसमें जैविक कोशिकाओं, झिल्ली और ऊतकों के लिए वैचारिक संबंध हैं।
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