टीयू/ई पीएचडी की तीन पीढ़ियाँ

भौतिक विज्ञानी आर्थर हेंड्रिक्स अति-संवेदनशील प्रकाश सेंसर के साथ नैनोकणों को दृश्यमान बनाते हैं।

उनके दादा और पिता उनसे पहले उसी विश्वविद्यालय और उसी विभाग में व्याख्यान के पीछे खड़े हुए थे। शुक्रवार 13 दिसंबर को, अपने शोध प्रबंध का बचाव करने की बारी आर्थर हेंड्रिक्स की थी। उन्होंने पिछले चार साल एप्लाइड फिजिक्स और साइंस एजुकेशन विभाग में ऑप्टिकल सेंसर को गोंद के बिना फाइबर ऑप्टिक्स से जोड़ने के तरीकों को अनुकूलित करने में बिताए, और उम्मीद करते हैं कि पहला एप्लिकेशन जल्द ही शुरू किया जाएगा। “हमारा सेंसर सिस्टम सरल, लचीला और अत्यधिक संवेदनशील है।”

/ निकोल टेस्टेरिंक

आर्थर हेंड्रिक्स हंसते हुए कहते हैं, “नहीं, यह घर में मेज पर उड़ने वाला एक के बाद एक विज्ञान का मजाक नहीं है।” कर्सर पहले भी उनके साथ बैठ चुके हैं, जब उन्होंने अपनी मास्टर डिग्री हासिल की थी और अपने तकनीकी रूप से इच्छुक परिवार के बारे में बात की थी। 1970 के दशक में, उनके दादा ने तत्कालीन सॉलिड-स्टेट फिजिक्स रिसर्च ग्रुप से पीएचडी की उपाधि प्राप्त की, और उनके पिता ने सेमीकंडक्टर फिजिक्स में पीएचडी ट्रैक किया। उनकी मां ने भी एप्लाइड फिजिक्स का अध्ययन किया, लेकिन लीडेन में पीएचडी की उपाधि प्राप्त की।

हेंड्रिक्स पलक झपकते हुए कहते हैं, “यद्यपि आइंडहॉवन से इसका संबंध है, उसने अपने प्रयोग नेटलैब में किए थे।” जबकि उनके माता-पिता ने हमेशा उन्हें अपने रास्ते पर चलने के लिए प्रोत्साहित किया, विज्ञान वास्तव में परिवार के खून में है। “मेरे भाई ने कुछ साल पहले एप्लाइड फिजिक्स से स्नातक किया था, मेरी एक बहन ने टीयू/ई में मैकेनिकल इंजीनियरिंग का अध्ययन किया था, और मेरी दूसरी बहन ने डेल्फ़्ट में एयरोस्पेस इंजीनियरिंग का अध्ययन किया था।”

हेंड्रिक्स के लिए पारिवारिक संग्रह में एक और शोध प्रबंध जोड़ना निश्चित रूप से पूर्व निर्धारित मार्ग नहीं था। “मैं लंबे समय से कुछ अलग करना चाहता था, लेकिन फोटोनिक्स और सेमीकंडक्टर नैनोफिजिक्स में अपने स्नातक इंटर्नशिप के दौरान, मैंने खुद को शोध से आकर्षित पाया। मैं उससे और अधिक चाहता था। और इसलिए, संग्रह में एक और हेंड्रिक्स थीसिस जोड़ा गया।”

गोंद के बिना जोड़ना

हेंड्रिक्स ने पिछले चार वर्षों में फोटोनिक सेंसर के साथ काम करते हुए क्लीनरूम में काफी समय बिताया।

हेंड्रिक्स बताते हैं, “ये सेंसर पर्यावरण में बदलाव को ऑप्टिकल सिग्नल में बदल देते हैं।” इसके कुछ प्रमुख फायदे हैं, जिन्हें वह सूचीबद्ध करता है। “आप दूर से भी माप ले सकते हैं। उदाहरण के लिए, पानी या हवा की गुणवत्ता मापने के लिए यह बहुत उपयोगी है, बल्कि सभी प्रकार के चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए भी। यहां तक ​​कि मानव शरीर के अंदर भी। हम सूक्ष्म सेंसर बना सकते हैं – पर माइक्रोमीटर स्केल – जो बेहद संवेदनशील भी हैं, कुल मिलाकर, ऑप्टिकल सेंसर काफी लचीलापन प्रदान करते हैं।”

वर्तमान में औद्योगिक पैमाने पर उपयोग किए जाने वाले फाइबर ऑप्टिक सेंसर फाइबर ऑप्टिक में ही एकीकृत होते हैं। हालाँकि, फाइबर ऑप्टिक के बिल्कुल अंत में एक सेंसर लगाकर, पर्यावरणीय कारकों को और भी अधिक प्रभावी ढंग से मापा जा सकता है। हेंड्रिक्स और उनके सहयोगी इसी पर काम कर रहे हैं। “आयाम एक वास्तविक चुनौती है। हम जिस फाइबर ऑप्टिक्स का उपयोग करते हैं उसका व्यास लगभग मानव बाल के समान होता है। और उसके शीर्ष पर, हम एक सेंसर को प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य तरीके से संलग्न करना चाहते थे। और इसे ठीक से सुरक्षित करना था।”

इष्टतम छिद्र संरचना

उत्साही हेंड्रिक्स कहते हैं, ऐसा करने के लिए अनुसंधान समूह के भीतर अब एक विधि विकसित की गई है।

“हम अपनी नींव के रूप में सेमीकंडक्टर चिप पर आधारित एक सेंसर का उपयोग करते हैं। एक बहुत पतली झिल्ली में, हम लिथोग्राफी और नक़्क़ाशी मशीनों का उपयोग करके फोटोनिक क्रिस्टल बनाते हैं। ये प्रकाश की केवल कुछ तरंग दैर्ध्य को प्रतिबिंबित करते हैं। हम जो छेद बनाते हैं वह कुछ सौ नैनोमीटर का होता है आकार। उनके चारों ओर, हम जिसे 'स्थानांतरण संरचना' कहते हैं, उसे रखते हैं, फिर, दूसरे लिथोग्राफी चरण के दौरान, हम नीचे एक बड़ा छेद बनाते हैं जहां हम फाइबर ऑप्टिक डाल सकते हैं फ़ाइबर ऑप्टिक के क्रॉस-सेक्शन के साथ सटीक रूप से संरेखित करें, यह बहुत पतला है, लगभग 250 नैनोमीटर, और बेहद सपाट है, यह बिना गोंद के भी अपनी जगह पर मजबूती से टिका रहता है।

हेंड्रिक्स के अनुसार, वास्तव में सेंसर को इतनी मजबूती से किस चीज़ से जोड़ा रखा जाता है, इसकी अभी जांच की जा रही है। “हमें लगता है कि वैन डेर वाल्स बल – अणुओं के बीच अपेक्षाकृत कमजोर आकर्षक बल, एड – इसके लिए ज़िम्मेदार हैं। लेकिन डिज़ाइन काम करता है, जिसे मैंने कई अनुप्रयोगों में प्रदर्शित किया है।”

उन्होंने माप की संवेदनशीलता को और अधिक परिष्कृत करने के लिए सेंसर संरचनाओं की भी जांच की। हमने प्रकृति से प्रेरणा ली. जिन फोटोनिक क्रिस्टलों को हम अपनी नोक के आधार के रूप में उपयोग करते हैं, वे मोर पंख, तितली पंख और बीटल शैल में भी पाए जाते हैं। फिर हमने जो छेद पैटर्न बनाया, उसमें बड़ी सटीकता की आवश्यकता थी। एक हेक्सागोनल पैटर्न सबसे अच्छा काम करता है।”

रसोई घर की मेज

हेंड्रिक्स ने आणविक बायोसेंसिंग अनुसंधान समूह के साथ मिलकर अपने द्वारा विकसित सेंसर का परीक्षण किया और वे कई प्रयोगों में बहुत सटीक तरीके से एक तरल में एंटीबॉडी की पहचान करने में सक्षम थे।

“यह बड़े पैमाने पर किसी चीज़ को तुरंत मापने के लिए उपयोगी है, उदाहरण के लिए रोगी के नमूने में वायरस कणों की उपस्थिति।” उन्होंने नैनोकणों का पता लगाने के लिए अपने अत्यंत संवेदनशील फोटोनिक सेंसर का भी उपयोग किया, उदाहरण के लिए अल्ट्राफाइन धूल में।

“हम यहां जो प्रदर्शित करते हैं वह यह है कि हम वास्तव में अल्ट्रास्मॉल को माप सकते हैं – हम व्यक्तिगत रूप से 50 नैनोमीटर जितने छोटे कणों को भी माप सकते हैं।” इन सरल सेंसरों को बनाने की तकनीक वर्तमान में केवल टीयू/ई अनुसंधान समूह में उपयोग की जा रही है, और हेंड्रिक्स को उच्च उम्मीदें हैं। “यह प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य, लचीला और अपेक्षाकृत सरल है और इसलिए औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक उपयुक्त है।”

हेंड्रिक्स अपने शोध प्रबंध को घर से लाए गए ढेर के ऊपर रखता है; उनकी माँ, पिता और दादा की थीसिस। वह संक्षेप में अपने दादाजी के शोध प्रबंध को पलटता है। “दादाजी ने निर्देशित किया, और दादी ने इसे हाथ से टाइप किया। दुर्भाग्य से, मेरे दादाजी का पिछले साल निधन हो गया, लेकिन उन्हें यह दिलचस्प लगा कि मैं “उनके” शोध समूह में अपनी पीएचडी कर रहा था। हालांकि मेरा काम बहुत विशिष्ट है, 'के तरीके विज्ञान' अभी भी अधिकतर वही है, यह एक ऐसी चीज़ है जिसे मैं तब नोटिस करता हूँ जब हम सभी एक साथ रसोई की मेज पर बैठते हैं। यह वास्तव में विशेष है कि हम इसे अपने परिवार में साझा कर सकते हैं।”

तस्वीर में पीएचडी

आपके शोध प्रबंध के मुखपृष्ठ पर वह क्या है?

“हमारे सेंसर डिज़ाइन के साथ एक फाइबर ऑप्टिक शीर्ष पर लगा हुआ है, बहुत ही स्टाइलिश तरीके से फोटो खींचा गया है। यह काफी चुनौती थी; हमने इसे ठीक से कैप्चर करने में सक्षम होने के लिए एक अतिरिक्त मोटे फाइबर का उपयोग किया।”

आप जन्मदिन की पार्टी में हैं। आप अपने शोध को एक वाक्य में कैसे समझाते हैं?

वह हंसते हुए कहते हैं: “ठीक है, यह निश्चित रूप से इस बात पर निर्भर करता है कि यह किसी दोस्त की जन्मदिन की पार्टी है या परिवार के किसी सदस्य की। सरल शब्दों में, मैं सेंसर बनाता हूं जिन्हें मैं सभी प्रकार की चीजों को मापने के लिए फाइबर ऑप्टिक से जोड़ता हूं। हालांकि ऐसा नहीं है बहुत रोमांचक लग रहा है…”

आप अपने शोध के बाहर भाप कैसे उड़ाते हैं?

“लंबी पदयात्राएं, विशेषकर मेरी प्रेमिका के साथ। जब वह अपनी इंटर्नशिप के लिए जापान में थी, तो हमने छुट्टियों के दौरान वहां काफी पदयात्राएं कीं। इस तरह से दुनिया का पता लगाना अद्भुत है।”

एक शुरुआती पीएचडी उम्मीदवार के रूप में आप क्या टिप प्राप्त करना चाहेंगे?

“कड़ी मेहनत में कुछ भी गलत नहीं है, लेकिन समय-समय पर ब्रेक लेना सुनिश्चित करें। जब आप छुट्टियों पर होते हैं, तो आपके दिमाग को रीसेट करने का मौका मिलता है, जिसका अक्सर फल मिलता है। वास्तव में, मैंने अपने कुछ सप्ताह के सर्वोत्तम विचार मैं स्पष्ट मन के साथ सफ़ाई कक्ष में लौट आया।”

आपका अगला अध्याय क्या है?

“वह अभी भी खुला है, लेकिन मैं उद्योग में नौकरी की ओर झुक रहा हूं। मैं यह जानने के लिए उत्सुक हूं कि मैं वहां अपनी विशेषज्ञता का उपयोग कैसे कर सकता हूं, और यह हाई-टेक क्षेत्र ऐसा करने के लिए उपयुक्त जगह है। लेकिन मैं खुद को भी देख सकता हूं कुछ वर्षों में विदेश में काम करना, एक नए साहसिक कार्य का समय है।”