ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪತ್ತೆಗೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಸಂವೇದಕ

ಒಮ್ಮೆ ದೀರ್ಘವಾಗಿ ಉಸಿರಾಡಿ. ಈ ರೀತಿ ಉಸಿರಾಡುವಾಗ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ನಂತಹ ಮಾರಣಾಂತಿಕ ಅನಿಲಗಳಿಂದ ಕಲುಷಿತಗೊಂಡಿರುವ ಅಶುದ್ಧ ಗಾಳಿ ಶ್ವಾಸಕೋಶವನ್ನು ಸೇರುವ ಸಾಧ್ಯತೆ ಇಲ್ಲದಿಲ್ಲ. ವಿಶ್ವ ಆರೋಗ್ಯ ಸಂಸ್ಥೆಯ ಪ್ರಕಾರ, ಪ್ರತಿವರ್ಷ ಎರಡು ದಶಲಕ್ಷ ಜನರು ವಾಯುಮಾಲಿನ್ಯದಿಂದ ಬರುವ ರೋಗಗಳಿಂದಾಗಿ ಅಕಾಲಿಕ ಮರಣಕ್ಕೆ ತುತ್ತಾಗುತ್ತಾರೆ.

ನಾವು ಉಸಿರಾಡುವ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಸಾರಜನಕ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವಿದ್ದು, ಅಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್

(CO2) ಮತ್ತು ಆರ್ಗಾನ್ (ಜಡ ಅನಿಲ) ಇರುತ್ತವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ವಾತಾವರಣದ ಗಾಳಿಯು, ಪ್ರತಿ ದಶಲಕ್ಷಕ್ಕೆ 250 ರಿಂದ 350 ಅಂಶಗಳಷ್ಟು (ಪಿ.ಪಿ.ಎಂ) ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಸಾವಿರ ಪಿ.ಪಿ.ಎಂ.ನಷ್ಟು ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹೊಂದಿರುವ ಗಾಳಿಯ ಉಸಿರಾಟವು ತಲೆನೋವು, ಅರೆ ನಿದ್ರಾವಸ್ಥೆ, ತಲೆ ತಿರುಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ವಾಕರಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಸಾವಿರ ಪಿ.ಪಿ.ಎಂ.ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಗಾಳಿಯ ಉಸಿರಾಟ, ಮೆದುಳಿಗೆ ಶಾಶ್ವತ ಹಾನಿಯನ್ನು ಉಂಟು ಮಾಡಬಲ್ಲದು. ಅಷ್ಟೇ ಏಕೆ ಕೋಮಾ ಸ್ಥಿತಿಗೂ ಕಾರಣವಾಗಬಲ್ಲುದು. ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಸಾವನ್ನೂ ತಂದೊಡ್ಡಬಹುದು ಎಂಬುದು ಸಂಶೋಧನೆಗಳಿಂದ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ.

ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿರುವ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ನಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾದ ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕಗಳು, ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪ್ರಮಾಣವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ ಅದನ್ನು ಪತ್ತೆ ಮಾಡಬಲ್ಲವು. ಆದರೆ, ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಾಂದ್ರತೆ 400 ಪಿ.ಪಿ.ಎಂ ನಷ್ಟಿದ್ದರೆ, ಅದರ ಪತ್ತೆಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಸಂವೇದಕಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.

ಬೆಂಗಳೂರಿನ ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ ಪ್ರೊ. ನವಕಾಂತ ಭಟ್ ನೇತೃತ್ವದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ತಂಡವು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕವೊಂದನ್ನು ರೂಪಿಸಿದೆ. ಇದು 400 ಪಿ.ಪಿ.ಎಂ ನಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿರುವ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಅನ್ನು ಕೂಡ ಪತ್ತೆ ಹಚ್ಚಬಲ್ಲುದು.

ಈ ಹೊಸ ಸಂವೇದಕದಲ್ಲಿ, 'ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್' ಅಂದರೆ ಬೇರಿಯಮ್, ಟೈಟೇನಿಯಮ್ ಮತ್ತು ತಾಮ್ರದ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಒಂದು ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಪದರವು ಅರೆವಾಹಕ ಸದೃಶವಾದ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕಾರಣದಿಂದ ಈ ಸಂವೇದಕವನ್ನು 'ಅರೆವಾಹಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಂವೇದಕ' ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗಿದೆ.

ಅನಿಲವು ಸಂವೇದಕದ ನೇರ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ಬಂದಾಗ ಒಂದು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಯುತ್ತದೆ. ಇದರ ಫಲವಾಗಿ ಅದರ ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೂ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಂವೇದಕವು, ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ ಅನಿಲ ಪತ್ತೆಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಈ ಹೊಸ ಸಂವೇದಕವು ಒಂದು ವಿಸ್ತೃತವಾಗಿ ವಿಂಗಡಣೆಯಾದ 'ಹೆಟ್ರೋಜಂಕ್ಷನ್' ಡಯೋಡ್ ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿರುವ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಅನ್ನು ಕೂಡ ಪತ್ತೆ ಹಚ್ಚಲು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಸುಧಾರಿತ ಸಂವೇದನೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗಿರುವುದು ಇದೇ ಕಾರಣದಿಂದ.

'ಹೆಟ್ರೋಜಂಕ್ಷನ್' ಎಂದರೆ ಯಾವುದೇ ಎರಡು ಘನ ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ್ವರ್ತನ (ಇಂಟರ್ಫೇಸ್). ಈ ಸಂವೇದಕದಲ್ಲಿ, ಅಂತರ್ವರ್ತನವು ಬೇರಿಯಮ್-ಟೈಟೇನಿಯಮ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ತಾಮ್ರದ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ನಡುವೆ ಏರ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂವೇದಕದ ಮುಖಾಂತರ ನಡೆಸುವ ಅನಿಲ ಪತ್ತೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ವರ್ಧಿಸಲು ವ್ಯಾಪಕ ಅಧ್ಯಯನ ನಡೆಸಲಾಯಿತು.

ಬೆಳ್ಳಿಯನ್ನು ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪದರದ ಮೇಲೆ ಹಚ್ಚಿ ಬಳಸಿದರೆ, ಅದು ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯ ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಈ ಅಧ್ಯಯನದಿಂದ ಕಂಡುಬಂತು. ಈ ಸಂವೇದಕದಲ್ಲಿ, ಬೆಳ್ಳಿಯನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿ ಬಳಸಿದಾಗ, ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣಾ ಉಷ್ಣಾಂಶವು 250 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಎಂದು ತಿಳಿದುಬಂದಿದೆ.

ಆಗ ಕಂಡುಬಂದ ಗರಿಷ್ಠ ಸಂವೇದಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು, 350 ಪಿ.ಪಿ.ಎಂಗೆ ಶೇಕಡ 19 ಮತ್ತು 1 ಸಾವಿರ ಪಿ.ಪಿ.ಎಂಗೆ ಶೇಕಡ 80 ಆಗಿದೆ. 'ಅರೆವಾಹಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕ'ಗಳ ಮೂಲಕ ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ಪಡೆಯಲಾದ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಫಲಿತಾಂಶ ಇದಾಗಿದೆ.

'ನಾವು ಬೆಂಗಳೂರಿನಂತಹ ನಗರದಲ್ಲಿ, ಪ್ರತೀ ರಸ್ತೆಗಳು ಕೂಡುವಲ್ಲಿ ಇಂT ಸಂವೇದಕವನ್ನು ಅಳವಡಿಸುವ ಆಶಯ ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ. ಸೆಲ್ ಫೋನ್ ಅನ್ನು ಸಂವೇದಕದೊಂದಿಗೆ ಸಮನ್ವಯಗೊಳಿಸುವ (ಸಿಂಕ್ ಮಾಡುವ) ಮೂಲಕ ಸಾರ್ವಜನಿಕರು ಕೂಡ ಉಸಿರಾಡುವ ಗಾಳಿಯ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಈ ಬಗ್ಗೆ ಜನರಲ್ಲಿ ಜಾಗೃತಿ ಮೂಡಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ಮಾಲಿನ್ಯ ತಗ್ಗಿಸುವ ಬಗ್ಗೆ ಅವರು ಕಾರ್ಯಪ್ರವೃತ್ತರಾಗುವುದಕ್ಕೆ ಇದು ನೆರವಾಗುತ್ತದೆ' ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಪ್ರೊ. ನವಕಾಂತ ಭಟ್. ​

ಸಾರಜನಕದ ಆಕ್ಸೈಡ್, ಗಂಧಕದ ಆಕ್ಸೈಡ್, ಇಂಗಾಲದ ಮೊನಾಕ್ಸೈಡ್ಗಳಂತಹ ಇತರ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಮಿಶ್ರಣದಲ್ಲಿ ಸೇರಿರುವ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಹೊಸ ಸಂವೇದಕವು ಪತ್ತೆ ಹಚ್ಚುವುದನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಲು ವಿವಿಧ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಕೂಡ ನಡೆಸಲಾಗಿದೆ.

ಸಂವೇದಕದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಈ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿವೆ. ಈ ಸಂವೇದಕವು, ಗಾಳಿಯ ಒಂದು ಮಾದರಿಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಿ ಅದರಲ್ಲಿನ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಅನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಪತ್ತೆ ಹಚ್ಚಲು ಕೇವಲ 1.5 ನಿಮಿಷ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ನಂತರ 2 ನಿಮಿಷದ ವಿರಾಮದ ಬಳಿಕ ಹೊಸ ಮಾದರಿಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಸಿದ್ಧವಾಗುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಸ್ತುತ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಂವೇದಕಗಳು ದುಬಾರಿಯಾಗಿವೆ. ಅವುಗಳ ಗಾತ್ರವೂ ದೊಡ್ಡದು. ಅಲ್ಲದೆ, ಅನೇಕ ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕಗಳು 1 ಸಾವಿರ ಪಿ.ಪಿ.ಎಂ. ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿರುವ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಅನ್ನು ಪತ್ತೆ ಹಚ್ಚುತ್ತವೆ. ಅದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿರುವ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪತ್ತೆ ಅವುಗಳಿಂದ ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಹಾಗಾಗಿ, ಈ ಹೊಸ ಸಂವೇದಕವು ಅತ್ಯಂತ ಉಪಯುಕ್ತ ಆವಿಷ್ಕಾರ.

ವಾಯು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳಲ್ಲಿ ಬಹಳವೇ ಗಂಭೀರವಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕಾದ ಇಂಗಾಲದ ಡೈ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮೇಲೆ ನಿಗಾ ಇಡಲು ಅತ್ಯುಪಕಾರಿಯಾಗಲಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಈ ಹೊಸ ಸಂವೇದಕ ಮಾಲಿನ್ಯದ ಮೇಲೆ ನಿಗಾ ವಹಿಸಲು ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.