हार्वर्ड विश्वविद्यालय में पीएचडी के छात्र के रूप में, इंजीनियर सिंधी केवाई तांग ने प्रसिद्ध रसायनज्ञ जॉर्ज एम। व्हाईटसाइड्स के तहत अध्ययन किया, जो नैनो साइंस में अग्रणी है, एक ऐसा क्षेत्र जो अब इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर मेडिकल डायग्नोस्टिक्स तक सब कुछ बताता है। जबकि तांग अपनी टीम में था, व्हिटसाइड्स बैक्टीरिया में मैसेजिंग के तरीके खोजने के लिए एक DARPA प्रोजेक्ट में शामिल था। जिस प्रणाली में वह और उसके सहयोगी विकसित हुए, संदेशों को एक प्लेट पर बैक्टीरिया के डॉट्स के रूप में एन्कोड किया जा सकता था और एक विशेष रासायनिक एजेंट को जोड़कर डिकोड किया जा सकता था, जब यह बैक्टीरिया से मिलता था, एक समृद्ध चमक पैदा करेगा। एक गुप्त संदेश प्रकट करने के लिए पैटर्न का अनुवाद किया जा सकता है।
चार साल बाद, तांग स्टैनफोर्ड में अपनी प्रयोगशाला में उसी विचार को लागू कर रहा है, जहां वह मैकेनिकल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर हैं। लेकिन आगे और पीछे संदेश भेजने के बजाय, वह रसायन शास्त्र का उपयोग पानी में संदूषक का उपयोग करने के लिए कर रहा है। जब एक धारा या कुएं में गिराया जाता है, तो उसका उपकरण, एक प्रोटोटाइप जिसे हाल ही में चिप पर जर्नल लैब में वर्णित किया गया था, एक बारकोड का उत्पादन करता है जो कि एकाग्रता और प्रदूषकों के ठिकाने दोनों को इंगित करता है, जैसे कि सीसा, पानी में - कोई बिजली आवश्यक नहीं।
डिवाइस, जो वर्तमान में एक गुलाबी उंगली के आकार के बारे में है, एक नियंत्रित रासायनिक प्रतिक्रिया की सुविधा देता है क्योंकि यह पानी से गुजरता है। स्पष्ट सिलिकॉन आवास में दो पतले ट्यूब होते हैं, प्रत्येक एक जेल परिसर से भरा होता है। प्रत्येक ट्यूब का एक छोर एक जलाशय से जुड़ता है जिसमें एक प्रतिक्रियाशील रसायन होता है; दूसरा छोर पर्यावरण के लिए खुला है, ताकि पानी डिवाइस में रिस सके।
जलाशय में रासायनिक जेल की ट्यूबों के माध्यम से एक पूर्वानुमेय दर पर चलता है। जैसे ही उपकरण एक धारा में नीचे जाता है, पानी दूसरी तरफ से जेल में बहता है। यदि इस रासायनिक पदार्थ की जांच की जा रही है, तो इस प्रारंभिक मामले में, सीसा-प्रतिक्रिया होती है, जिससे ट्यूब में अघुलनशील, दृश्यमान निशान बन जाता है। वे चिह्न एक बारकोड बनाते हैं जो वैज्ञानिक एक विशेष जल आपूर्ति में सीसा की मात्रा और स्थान निर्धारित करने के लिए पढ़ सकते हैं।
तांग की टीम ने दो अलग-अलग पानी के नमूनों के साथ सफलतापूर्वक परीक्षण किए हैं, दोनों उसकी प्रयोगशाला में बीकर में। शोधकर्ताओं ने धीरे-धीरे पानी के नमूनों में लेड, एक को लैब से और दूसरे को स्टैनफोर्ड गोल्फ कोर्स पर पानी के खतरे से जोड़ा, और फिर बाद में सेंसर पर अपने परिवर्धन को देखने में सक्षम थे। इससे पहले कि वे क्षेत्र में कैप्सूल का परीक्षण कर सकें, हालांकि, उन्हें तैनाती के बाद उन्हें इकट्ठा करने के लिए एक तरीका स्थापित करना होगा। एक संभव समाधान यह होगा कि छोटे चुंबकीय कणों को सिलिकॉन आवास में जोड़ा जाए और दूसरी तरफ से उन्हें बाहर निकालने के लिए एक चुंबक का उपयोग किया जाए।
अभी, सेंसर अभी भी बहुत सटीक नहीं है। "हमारी खोज सीमा बहुत अधिक है, इसलिए हम [लीड] का पता लगाने में सक्षम नहीं होंगे, जब तक कि यह पहले से ही बहुत केंद्रित न हो, " तांग बताते हैं। और इसका रसायन विज्ञान केवल इस बिंदु पर लीड का पता लगाने में सक्षम है। लेकिन, आगे जाकर, कैप्सूल को अन्य सामान्य दूषित पदार्थों की जांच के लिए संशोधित किया जा सकता है। सिलिकॉन शेल में विभिन्न संदूषक जैसे पारा और एल्यूमीनियम के लिए कई ट्यूब शामिल हो सकते हैं, जिससे उपयोगकर्ता एक परीक्षण में एक व्यापक स्पेक्ट्रम स्क्रीनिंग कर सकते हैं। तांग ने जोर दिया कि डिवाइस अभी भी केवल अवधारणा का प्रमाण है और कार्यान्वयन से दूर है। "हम यह दिखाना चाहते थे कि यह विचार कैसे काम करेगा - कि आप इसका उपयोग कर सकते हैं और अन्य रसायन विज्ञान लागू कर सकते हैं, " वह कहती हैं।
यदि सफल रहा, तांग की प्रणाली एक बड़ी जल-परीक्षण पहेली को हल करेगी। वर्तमान प्रोटोटाइप पहली बार किसी को जल स्रोतों में भारी धातु संदूषण के बारे में "हां या नहीं" जवाब से अधिक का पता लगाने में सक्षम है। वर्तमान विधियाँ, जैसे कि हैंडहेल्ड रिमोट जिसे एंडलीज कहा जाता है, को परीक्षण के लिए पानी के स्रोत से नमूने निकालना चाहिए। उस मामले में, वह बताती हैं, उपयोगकर्ता धातुओं की उपस्थिति की पहचान कर सकते हैं, लेकिन जल आपूर्ति में अपने स्रोत को अलग करने का कोई साधन नहीं है। यहां तक कि अगर सेंसर भूजल तक पहुंचने के लिए दरारें और दरारें में यात्रा कर सकते हैं, तो इलेक्ट्रॉनिक घटकों की नाजुकता का मतलब यह भी है कि वे अच्छी तरह से भूमिगत नहीं रह सकते हैं, जहां गर्मी और दबाव में काफी वृद्धि होती है।
अपने वर्तमान आकार में, तांग के सेंसर का उपयोग धाराओं में प्रदूषकों और उनके स्रोतों को खोजने के लिए किया जा सकता है, लेकिन सिस्टम को नैनोस्केल तक पहुंचाना - लगभग एक मिलीमीटर - उसका अंतिम लक्ष्य है। "असली मूल प्रेरणा भूमिगत संवेदन के लिए आवश्यक थी, जहां आपके पास एक छेद या कुआँ होगा जहाँ आप संभवतः सेंसर को फैला नहीं सकते हैं और दूसरे छोर पर [उन्हें] [वर्तमान तकनीक का उपयोग कर] इकट्ठा करते हैं, " वह बताती हैं। जैसा कि टैंग ने स्टैनफोर्ड न्यूज को बताया, "कैप्सूल को चट्टान की परतों में दरार के माध्यम से फिट होने के लिए काफी छोटा होना होगा, और जमीन के नीचे के रासायनिक वातावरण में गर्मी, दबाव और कठोर रासायनिक वातावरण से बचने के लिए पर्याप्त मजबूत होगा।" पहेली का एक और बड़ा हिस्सा: तांग isn। 'अभी तक सुनिश्चित नहीं है कि फैलाव के बाद सेंसर को कैसे इकट्ठा किया जाए।
स्क्रीन पर बहुत पानी है। पर्यावरण संरक्षण एजेंसी के अनुसार, अमेरिका के सभी ताजे जल संसाधनों का लगभग 95 प्रतिशत भूमिगत है। उन स्रोतों को प्रदूषकों की एक विस्तृत विविधता के लिए अतिसंवेदनशील है जो पाइपलाइन, उद्योग और सामान्य कचरे से आपूर्ति में हैं। वहाँ भी दवाओं की एक उचित मात्रा में हो सकता है।
अंततः, लघुकरण प्रक्रिया, जिसे तांग कहते हैं कि अभी भी साल दूर है, डिजाइन में बदलाव भी कर सकता है। समानांतर में चलने वाली रैखिक ट्यूबों के बजाय, मिलीमीटर के आकार के सेंसर गोल डॉट्स होंगे, वह पोज देती है। उस स्थिति में, बारकोड खुद को धारियों के बजाय हलकों के रूप में पेश करता है, "एक पेड़ पर छल्ले की तरह, " वह कहती है।
