आयआयटी मुंबई मधील शास्त्रज्ञांनी स्मार्टफोनला जोडता येतील अशी छोटी व स्वस्त सूक्ष्मदर्शी भिंगे विकसित  केली आहेत. 

मानवी रक्तपेशी किंवा चलनी नोटांमधले खरं-खोटं ठरवणारे बारकावे, यासारख्या अतिसूक्ष्म, साध्या डोळ्यांना न दिसणाऱ्या गोष्टी आपल्या स्मार्टफोन मधून पाहता आल्या तर? भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई येथील प्रा. सौम्यो मुखर्जी आणि त्यांच्या चमूने विकसित केलेल्या स्वस्त आणि टिकाऊ तंत्रज्ञानामुळे आता हे शक्य होणार आहे. आयआयटी मुंबई च्या टेकफेस्ट २०१८ या वार्षिक विज्ञान आणि तंत्रज्ञान महोत्सवात या तंत्रज्ञानाची  प्रात्यक्षिके फारच लोकप्रिय ठरली.

रूढ पद्धतींमध्ये काच घासून किंवा प्लास्टिक साच्यात ओतून भिंगे तयार करतात.  या पाद्धतींसाठी विशेष तंत्रज्ञ आणि उपकरणे आवश्यक असल्यामुळे त्या खर्चिक असतात. द्रवांपासून भिंगे तयार करण्याची पद्धत देखील उपलब्ध आहे, पण द्रवांना अत्यंत कौशल्याने भिंगाचा आकार देऊन द्रव प्रवाही होऊ नये म्हणून स्थिर करणे फारच आव्हानात्मक ठरते.

प्रयोगनळीत भरलेल्या पाण्याचा पृष्ठभाग आपल्याला सपाट दिसण्याऐवजी चंद्रकोरीसारखा अंतर्गोल आकाराचा दिसतो. दोन न मिसळणारे द्रायू एकमेकांना मिळतात तेव्हा त्यांच्यामधे निर्माण होणारा पृष्ठभागही ही असाच चंद्रकोरीसारखा असतो. याच गुणधर्माचा उपयोग संशोधकांनी पॉलीडायमिथाईलसिलोक्झेन नावाच्या (सिलिकोन इलास्टोमर) लवचिक रासायनिक पदार्थापासून भिंगे बनवण्यासाठी केला.

वैज्ञानिकांनी प्रथम हे पॉलीडायमिथाईलसिलोक्झेन (पीडीएमएस) नावाचे रसायन पाणी अथवा ग्लिसरॉल यांसारख्या न मिसळणाऱ्या द्रवांवर ओतले. पीडीएमएस व द्रवाच्या मध्ये चंद्रकोरीच्या आकाराचा आंतरपृष्ठभाग तयार झाला.  गरम हवेच्या झोताने तापवून स्थिर केल्यावर पीडीएमएस चा हा थर चक्क सोलून काढणे शक्य होते. . गरज पडल्यास द्रायूच्या थरावर अतिरिक्त दाबाचा वापर करून अंतर्गोलाचा आकार कमी जास्त करणे आणि त्यायोगे बनणाऱ्या भिंगांची वक्रता व विशालन क्षमता बदलणेही शक्य होते. शास्त्रज्ञांनी भिंगानिर्मितीची ही पद्धत जर्नल ऑफ बायोमेडिकल ऑप्टिकस्  मध्ये प्रसिद्ध केली आहे.

“लहान भिंगे बनवण्यासाठी ही एक सरळ, स्वस्त, आणि जलद पद्धत आहे. दाब नियंत्रित करण्यासाठी सोपी यंत्रणा वापरून हव्या त्या वक्रीयतेची भिंगे बनवणारा साचा बनवणे या पद्धतीमुळे शक्य झाले आहे. हवा तो आकार देण्यासाठी नेमक्या प्रमाणात द्रव ओतणे विष्यंदी किंवा जास्त चिकट द्रवांच्या बाबतीत कठीण असते. त्यामुळे भिंगांची पुनरुत्पादनीय निर्मिती हे एक आव्हान होते. पण आमच्या संशोधनातील साचा बनवण्याच्या पद्धतीमुळे इच्छित वक्रता असलेल्या भिंगांची पुनरुत्पादनीय निर्मिती सहज शक्य आहे,” असे प्रा. मुखर्जी यांचे मत आहे.

“यातून तयार झालेल्या भिंगांचा आकार गोल असल्यामुळे त्यांत गोलीय विपथन दिसून येते,” गोलाकार भिंगाच्या त्रुटींबद्दल बोलताना डॉ.भुवनेश्वरी करुणाकरन म्हणतात. गोलाकार भिंगाच्या वक्र आकारामुळे त्याच्या मध्यभागातून जाणारे प्रकाशकिरण व कडेच्या वक्राकार बाजूंमधून जाणारे किरण एकाच बिंदूत एकवटू शकत नाहीत. या तत्वालाच गोलीय विपथन असे म्हणतात. यामुळे गोल भिंगांमधून दिसणाऱ्या प्रतिमा कायम धूसर दिसतात. डॉ. करूणाकरन व त्यांच्या सहकाऱ्यांनी त्यांच्या मूळ पद्धतीवरच आधारित असलेली, पण अगोल भिंगे तयार करणारी पर्यायी नवीन पद्धत विकसित करून या धूसर प्रतिमेच्या अडथळ्यावर मात केली आहे. गोल भिंगांच्या तुलनेत ही नवीन अगोल भिंगे जास्त कार्यक्षम असल्याचे डॉ. करुणाकरन यांचे म्हणणे आहे. हे तंत्रज्ञान त्यांच्या आयआयटी मुंबई मधील पीएचडी संशोधनाचा एक भाग आहे. ही पर्यायी पद्धत विस्ताराने एसपीआयई ऑप्टीकल इंजिनिअरिंग ऍण्ड ऍप्लिकेशन्स  या पत्रिकेत प्रकाशित झाली आहे.

ही भिंगे स्मार्टफोनच्याकॅमेऱ्याला जोडून शास्त्रज्ञांनी आपल्या मोबाईलचे रूपांतर चक्क सूक्ष्मदर्शकात केले आहे. या स्मार्टफोन सूक्ष्मदर्शकामधून १.४ मायक्रोमीटर एवढ्या छोट्या गोष्टी सुस्पष्टपणे पाहता येतात, म्हणजे याचे विशालन प्रयोगशाळेतल्या सूक्ष्मदर्शकाशी अगदी तुलनीय आहे!  संशोधकांनी स्मार्टफोन सूक्ष्मदर्शक वापरून काचपट्टीवरील परागकण तसेच चलनी नोटा यांवरील बारकाव्यांचे निरीक्षण केले. संशोधकांच्यता मते, त्यांची ही भिंगे स्मार्टफोन ला जोडून त्यांच्या वापर बनावट चलनी नोटा ओळखण्यासाठी करता येईल.

ही भिंगे जैववैद्यकीय शाखेत देखील बरीच उपयोगी पडू शकतात. “मलेरियाच्या रुग्णांच्या रक्तातील रोगग्रस्त पेशी ओळखणे, रुग्णाच्या शरीरातील अवयवांच्या आतील पृष्ठभागांची सखोल तपासणी करणे (एंडोस्कोपी), कानाचा आतील भाग तपासणे (ओटोस्कोपी), दंतपरीक्षण, शुक्राणूंची मोजणी, कमीत कमी शारीरिक इजा करणाऱ्या शस्त्रक्रिया इत्यादीं सारख्या अनेक महत्वाच्या गोष्टींमध्ये ही भिंगे वापरली जाणे शक्य आहे. पाण्यातील शेवाळे, ई. अशुद्ध पदार्थ ओळखण्यासाठी किंवा इतरही काही न्यायवैद्यकीय अनुप्रयोगांसाठी प्रकाशकीय प्रणाली विकसित करण्यासाठी या भिंगांचा वापर होऊ शकेल,” अशी आशा डॉ.करुणाकरन यांना व्यक्त केली. 

भविष्यात प्रा. मुखर्जींचा चमू या तंत्रज्ञनाचे व्यावसायिकीकरण करण्यासही उत्सुक आहे. प्रयोगशाळा ते बाजारपेठेपर्यंतचा हा प्रवास जरी खडतर असला, तरी त्या दिशेने मार्गक्रमणास मात्र वैज्ञानिकांनी सुरुवात केली आहे.

“द्रवपदार्थ गोळा करून त्यांचे पृथक्करण करण्यासाठी आमची भिंगे वापरून लहान यंत्रे विकसित करण्यासाठी आमचे प्रयत्न सुरु आहेत. मलेरियासारख्या आजारांच्या निदानामध्ये या उपकरणांचा वापर करणे शक्य होईल,’’ असे प्रा. मुखर्जीं यांनी सांगितले.