आपण आपल्या डोळ्यांनी अनेक गोष्टी पाहतो. झाडं, पक्षी, वस्तू, माणसं… अगदी केसाचे टोक आणि धुळीचा कणसुद्धा! पण याहूनही कितीतरी पट लहान गोष्टी जसे विषाणू, डीएनए, प्रथिने, अणू आपल्या आजूबाजूला असतात. पण प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शकानेही त्या स्पष्टपणे पाहता येत नाहीत.
१९२४ साली फ्रेंच शास्त्रज्ञ लुई दि ब्रॉग्ली यांनी सैद्धांतिकरीत्या असे सिद्ध केले की इलेक्ट्रॉन्स हे कण तरंगरूपातदेखील असतात आणि हेच पुढे प्रयोगाने सिद्ध झाले. हा सिद्धांत मॅक्स प्लांक आणि अल्बर्ट आइनस्टाइन यांच्या ‘वेव्ह पार्टिकल ड्युयलिटी थिअरी ऑफ मॅटर’वर आधारलेला होता. इलेक्ट्रॉन्सची तरंगलांबी प्रकाशकिरणांच्या तुलनेने खूपच कमी असल्याचे लक्षात आल्यावर शास्त्रज्ञांनी असा विचार केला की प्रकाशकिरणाऐवजी इलेक्ट्रॉन्सचा वापर करून सूक्ष्मदर्शक तयार करता येईल का?
लुई दि ब्रॉग्ली यांच्या सिद्धांतामुळे नव्या युगाला सुरुवात झाली. यातूनच निर्माण झाला इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक. प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शकाचा वापर करून आपण सुमारे २०० ते ३०० नॅनोमीटर आकाराच्या गोष्टी पाहू शकतो- जिवाणू, पेशी वगैरे. पण त्यापेक्षा सूक्ष्म गोष्टी पाहायच्या असतील, तर समस्या येते. कारण प्रकाशाचे तरंग त्या सूक्ष्म गोष्टीतून नीटपणे जाऊ शकत नाहीत. त्यामुळे २०० नॅनोमीटरपेक्षा लहान गोष्टी अस्पष्ट दिसतात. म्हणून अशा अतिसूक्ष्म गोष्टी पाहण्यासाठी आपल्याला प्रकाशाऐवजी इलेक्ट्रॉनसारखे स्राोत वापरण्याची गरज भासते. १९३१ मध्ये अर्नेस्ट रस्का आणि मॅक्स नॉल यांनी पहिला इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक तयार केला आणि विषाणूंचे विश्व खुले झाले.
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकात मुख्यत: इलेक्ट्रॉन गन (इलेक्ट्रॉनचा झोत तयार करण्यासाठी), विद्युतचुंबकीय भिंगे, नमुना ठेवण्यासाठी जागा, इलेक्ट्रॉन शोधक आणि निर्वात यंत्रणेचा समावेश होतो. इलेक्ट्रॉन गनमधील टंगस्टन तंतू उच्च विद्युत दाबाला इलेक्ट्रॉन्स उत्सर्जित करतात. इलेक्ट्रॉन्सचा हा झोत विद्युतचुंबकीय भिंगांच्या मदतीने नमुन्यावर केंद्रित करतात. नमुन्यावर पडणारे इलेक्ट्रॉन्स एकतर शोषले जातात किंवा परावर्तित होतात. इलेक्ट्रॉन्स शोधकाच्या साहाय्याने नमुन्याची प्रतिमा तयार केली जाते.
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाचे दोन प्रकार आहेत. ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक (टीईएम) आणि स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक (एसईएम). टीईएममधून नमुन्याचे आतले भाग पाहिले जातात; तर एसईएममधून पृष्ठभागाची त्रिमितीय प्रतिमा मिळते. निर्वात पोकळी आणि इलेक्ट्रॉन्सचा मारा यामुळे तो सूक्ष्मजीव जिवंत अवस्थेत बघता येत नाही. या मर्यादेवरती मात करून २०१३ साली ‘क्रायो इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक’ अस्तित्वात आला आहे.
– डॉ. गजानन माळी
मराठी विज्ञान परिषद
ईमेल : office@mavipa.org
संकेतस्थळ : http://www.mavipa.org
