சர் சி.வி. ராமன்: ஒளி சிதறல் அறிவியல் கண்டுபிடிப்பு (Raman Effect)

ஒளியியல் துறையில் (சர் ஐசக் நியூட்டனின் வண்ண நிறப்பிரிகை ஆய்வுகள் தொடங்கி இயற்பியலாளர்கள் ஆராய்ந்து வந்த களத்தில்) 1921-ஆம் ஆண்டு ஐரோப்பியப் பயணத்தை முடித்துவிட்டு எஸ்.எஸ். நர்குண்டா (SS Narkunda) கப்பலில் இந்தியா திரும்பிக் கொண்டிருந்தார் இளம் விஞ்ஞானி சந்திரசேகர வெங்கட ராமன். மத்தியதரைக் கடலின் விவரிக்க முடியாத அடர் நீல நிறத்தைக் கண்ட போது, ‘கடல் நீர் ஏன் நீல நிறமாக இருக்கிறது?’ என்ற எளிய ஆனால் ஆழமான கேள்வி அவரது மனதில் எழுந்தது. அதுவரை வானத்தின் நீல நிறம் கடலில் எதிரொலிப்பதாகக் கூறப்பட்டு வந்த லார்ட் ரேலியின் (Lord Rayleigh) கருத்தை அவர் ஏற்க மறுத்தார் ^[1].

தமது பயணப் பையிலிருந்த சிறிய பாக்கெட் பிரிசம் மற்றும் துருவமுனைப்பானைக் (Nicol Prism) கொண்டு கப்பலின் தளத்திலேயே சோதனைகளைச் செய்த ராமன், கடல் நீரின் மூலக்கூறுகளே சூரிய ஒளியைச் சிதறடிக்கின்றன என்ற பேருண்மையைக் கண்டறிந்தார். இந்தத் தேடலின் உச்சகட்டமாக 1928 பிப்ரவரி 28 அன்று உலக இயற்பியலை மாற்றியமைத்த ராமன் விளைவு (Raman Effect) அதிகாரப்பூர்வமாகக் கண்டறியப்பட்டது ^{[1, 2]}.

ராமன் விளைவின் இயற்பியல் கோட்பாடு (Inelastic Light Scattering)

ஒரு ஒளிக்கற்றை ஒரு திரவம், வாயு அல்லது திடப்பொருள் வழியாகப் பாயும் போது, பெரும்பாலான ஒளிக்கதிர்கள் அதே அலைநீளத்துடன் (அதே ஆற்றலுடன்) சிதறடிக்கப்படுகின்றன. இது மீள் சிதறல் (Elastic Scattering / Rayleigh Scattering) எனப்படும் ^[1].

ஆனால், கோடிக்கணக்கான ஒளித்துகள்களில் (Photons) மிகச் சில துகள்கள் மட்டும் பருப்பொருளின் மூலக்கூறுகளுடன் மோதித் தங்களின் ஆற்றலை மூலக்கூறுகளுக்குக் கொடுத்துவிடுகின்றன, அல்லது மூலக்கூறுகளிடமிருந்து ஆற்றலைப் பெற்றுக் கொள்கின்றன. இதனால் சிதறடிக்கப்பட்ட ஒளியின் அதிர்வெண் மாறுகிறது. இதுவே மீளற்ற ஒளிச்சிதறல் (Inelastic Scattering / Raman Scattering) எனப்படுகிறது ^{[1, 2]}.

மூலக்கூறுகளின் கைரேகை: ராமன் நிறமாலையியல் (Raman Spectroscopy)

ஒவ்வொரு தனிமமும் மூலக்கூறும் தமக்கே உரிய பிரத்யேக அதிர்வு முறைகளைக் (Vibrational Modes) கொண்டுள்ளன. ராமன் விளைவின் மூலம் வெளிப்படும் ஒளி அலைகளின் அதிர்வெண் மாற்றத்தைப் பதிவு செய்வதன் மூலம், ஒரு பொருளைச் சேதப்படுத்தாமல் அதன் மூலக்கூறு கட்டமைப்பை மிகத் துல்லியமாக அறிய முடியும் ^[2].

மனிதனின் விரல் ரேகையைப் போல ஒவ்வொரு வேதிப்பொருளுக்கும் பிரத்யேக ‘ராமன் நிறமாலை விரல் ரேகை’ (Raman Fingerprint) கிடைக்கிறது. இது நவீன வேதியியல், மருந்தியல் மற்றும் நானோ தொழில்நுட்பத்தின் இன்றியமையாத ஆய்வுக் கருவியாக மாறியுள்ளது ^{[1, 2]}.

ராமன் விளைவு: ஒளிச்சிதறல் செயல்முறை விளக்கம்

ஆசியாவிற்குக் கிடைத்த முதல் இயற்பியல் நோபல் பரிசு

கொல்கத்தாவில் உள்ள ‘இந்திய அறிவியல் வளர்ச்சிக் கழகத்தில்’ (IACS) மிகக் குறைந்த செலவில் உருவாக்கப்பட்ட எளிய பாதரச ஆவி விளக்கு மற்றும் கண்ணாடிகளைக் கொண்டே ராமன் இந்த மாபெரும் சாதனையப் படைத்தார். இதற்காக 1930-ஆம் ஆண்டு இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு அவருக்கு வழங்கப்பட்டது. பிற்காலத்தில் ஒளியியலில் புரட்சி செய்த நீல எல்இடி (Blue LED) கண்டுபிடிப்புக்கான நோபல் பரிசு போல, ஒளி அறிவியலில் ஆசியக் கண்டத்திற்கு கிடைத்த முதல் வரலாற்றுச் சிறப்புமிக்க நோபல் பரிசு இதுவாகும். இந்த வரலாற்று சாதனையை நினைவுகூரும் வகையில் ஒவ்வொரு ஆண்டும் பிப்ரவரி 28 அன்று ‘தேசிய அறிவியல் தினம்’ கொண்டாடப்படுகிறது ^{[1, 2]}.