संशोधनातील योगदान

शिवाजी विद्यापीठाच्या मटेरियल सायन्स संशोधनात प्राध्यापक राजपुरे यांचे भरीव योगदान 

भारतातील राज्यस्तरीय विद्यापीठे अलीकडेच आपल्या शैक्षणिक कार्यक्रमांसह विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विविध क्षेत्रातील मूलभूत संशोधनावर लक्ष केंद्रित करीत आहेत. शिवाजी विद्यापीठ कोल्हापूर हे मटेरियल सायन्स संशोधनात उत्कृष्ठता गाठत भरीव योगदान देत आहे आणि या क्षेत्रात विद्यापीठाने जगभरात आपली वेगळी ओळख निर्माण केली आहे. यामुळे विद्यापीठाने प्राप्त केलेल्या संशोधन निर्देशांकांत भौतिकशास्त्र अधिविभागाचा सिंहाचा वाटा आहे. विद्यापीठाने आजवर प्रकाशित केलेल्या एकूण वैज्ञानिक शोधनिबंधांपैकी जवळजवळ ४० टक्के शोधनिबंध या विभागाचे आहेत. सध्या पदार्थांच्या नॅनोस्ट्रक्चरवर आधारित कार्यक्षम डिव्हाइस तयार करण्यावर विभागाचे सदोदित प्रयत्न केंद्रित आहेत.

प्राध्यापक डॉ. केशव यशवंत राजपुरे हे भौतिकशास्त्र विभागाचे प्रमुख म्हणून कार्यरत आहेत. डिसेंबर २०२० मध्ये त्यांनी या पदाचा अधिभार स्विकारला आहे. अलीकडेच अमेरिकेतील स्टॅनफोर्ड विद्यापीठाच्या तज्ज्ञांनी प्लॉस बायोलॉजी या मासिकात जगातील शीर्ष २% शास्त्रज्ञांच्या प्रसिद्ध केलेल्या यादीत प्रा. राजपुरे यांचा समावेश आहे. त्यांची भौतिकशास्त्र विषयाच्या अभ्यासमंडळाच्या अध्यक्षपदी आणि विद्यापरीषदेच्या सदस्यपदी देखील नियुक्ती झाली. संशोधनातील त्यांच्या योगदानाबद्दल थोडक्यात माहिती येथे देत आहे.

प्रा. राजपुरे यांना मटेरियल सायन्स संशोधनाचा २५ वर्षांचा गाढा अनुभव आहे. त्यांनी १९९४ साली शिवाजी विद्यापीठातून एम.एस्सी. पदवी प्राप्त केली. सुरुवातीला त्यांनी ऐरोजेल प्रयोगशाळेत जेआरएफ आणि पुढे डॉक्टरेट अभ्यासादरम्यान एसआरएफ म्हणून म्हणून काम केले. प्रा.सी.एच. भोसले यांच्या मार्गदर्शनाखाली त्यांना थीन फिल्म सेप्टम स्टोरेज सेल क्षेत्रातील संशोधनावर १९९९ मध्ये पीएच.डी. पदवी प्राप्त झाली. त्याच वर्षी प्रा. राजपुरे भौतिकशास्त्र विभागात सहाय्यक प्राध्यापक म्हणून रुजू झाले आणि गेली वीस वर्षे ते विशेषत: सोलर सेल, गॅस सेन्सर, यूव्ही डिटेक्टर, चुंबकीय पदार्थ, फोटोकॅटालिसिस आणि मेमरिस्टर यांसारख्या महत्वाच्या संशोधन क्षेत्रात काम करत आहेत. थीन फिल्म्स संशोधन क्षेत्रामध्ये ते प्रामुख्याने महत्त्वपूर्ण योगदान देत आहेत. 

सौर ऊर्जेच्या वापरासंबंधी आज आपण समाजात जागरूकता पाहतोय. २००० च्या दशकात सौर ऊर्जेचे रूपांतर करून वेगवेगळ्या उपकरणांत वापर करण्यावर भरपूर संशोधन सुरू होते. या पार्श्वभूमीवर प्रा राजपुरे यांनी आपल्या डॉक्टरेटच्या संशोधनकार्यासाठी अँटिमनी सल्फाईड हा पदार्थ निवडून त्याच्या सौरऊर्जा रूपांतरणाच्या गुणधर्माचा अभ्यास केला. सौरघटातील उपयोगासोबतच त्या पदार्थाचा वापर सेप्टम विद्युत घटातही होऊ शकतो हे त्यांनी प्रयोगांती सिद्ध करून दाखवले. 

 

परिपूर्ण तसेच स्टायचोमेट्रिक ऑक्साईड्स हे इन्सुलेटर अर्थात विद्युतरोधक असतात. सर्व धातू अपारदर्शक असतात. परंतु ऑक्साईड्समध्ये ऑक्सिजनची आवश्यकतेपेक्षा कमतरता असल्यास ते अर्धसंवाहक बनतात आणि ते धातु (चालकता) आणि विद्युतरोधक (पारदर्शकता) या दोन्हींचे गुणधर्म प्रदर्शित करतात. पारदर्शक वाहक ऑक्साइड थीन फिल्म्सचे हे गुणधर्म त्यांना इतके लक्षणीय करतात की ते आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक गॅझेट्सचे अनन्यसाधारण घटक बनून प्रत्येक आघाडीवर वापरले जातात. प्रा. राजपुरे यांच्या संशोधनाची मुख्य युक्ती ही आहे की या पदार्थांची स्टोचिओमेट्री आणि परिणामी गुणधर्म यांवर त्यांचे उत्कृष्ट नियंत्रण आहे. त्यांना एकच पदार्थ वेगवेगळ्या अपेक्षित गुणधर्मांचा बनवता येतो की त्यांना भिन्न अनुप्रयोगांमध्ये वापरता येतो.

पुढे पारदर्शक विद्युतसुवाहक ऑक्साइड थिन फिल्म्स पदार्थाचे विविध उपयोग लक्षात घेवून त्यांनी या पदार्थांवरदेखील संशोधन केले. त्यांच्या संशोधन समूहाने नंतरच्या काळात स्प्रे पायरोलायसिस तंत्राचा उपयोग करून अनेक पारदर्शक विद्युतसुवाहक मेटल ऑक्साइडच्या थिन फिल्म तयार केल्या व त्यांचा उपयोग विविध कारणांसाठी केला होता. विशेष करून त्यांनी ज्वलनशील, धोकादायक आणि विषारी वायू तपासण्यासाठी गॅस सेन्सर विकसित केला. गॅस सेन्सर जास्त तापमानावर कार्यान्वित असतो. हे तापमान कमी केले तर या सेन्सर डिवाइसची आणि पर्यायाने तंत्रज्ञानाची किंमत कमी होते. या मुद्द्यावर त्यांचे संशोधन केंद्रित होते व या प्रयोगांवर त्यांना चांगली निरीक्षणे मिळाली होती. ही त्यांनी वेगवेगळ्या संशोधन पेपर मधून मांडली आहेत.

त्यांनी २०११ पासून विद्यापीठात प्रथमच प्रकाश किरणांची पारख करणाऱ्या पदार्थांवर (फोटोडिटेक्टर) संशोधन सुरू केले व तीन वर्षाच्या प्रयत्नानंतर त्यांनी झिंक ऑक्साईड या पदार्थावर आधारित अतिनील किरणे तपासण्याच्या गुणधर्मावर २०१४ मध्ये पहिला पेपर प्रसिद्ध केला. त्यानंतर त्यांनी फोटोडिटेक्टर व गॅस सेन्सर असे दुहेरी कार्य करणारे (बहुआयामी) उपकरण तयार करण्यावर भर दिला. सद्या त्यांच्या संशोधक सहकाऱ्यांकडून याबाबत अधिक कार्यक्षम असणाऱ्या टिटॅनियम ऑक्साइड व तत्सम पदार्थांवर फोटोडिटेक्टरसाठी संशोधन कार्य केले जात आहे. 

त्यांनी इलेक्ट्रिक सर्किट चा चौथा घटक असणाऱ्या मेमरिस्टर ह्या इलेक्ट्रोनिक घटकावर देखील संशोधन केले आहे. स्विचिंग मेमरी संदर्भातील या संशोधनातील त्याची सुरुवात २०१४ मध्ये हायड्रोथर्मल पद्धतीने तयार केलेल्या टिटॅनियम ऑक्साइड या पदार्थाचे गुणधर्म अभ्यासून झाली. आजपर्यंत त्यांनी विविध ऑक्साइड पदार्थांचा मेमरिस्टरसाठी अभ्यास केला आहे. सध्या ते विविध मेटल टंगस्टेटचे मेमरिस्टर गुणधर्म शोधण्यावर भर देत आहेत. त्यांचे प्रयत्न पदार्थांच्या सौरचनेचा मेमरीस्टर गुणधर्मांवरील परिणाम समजून घेण्यावर केंद्रित आहेत.

प्रा. राजपुरे यांना सॉलिड स्टेट फिजिक्स आणि त्यातही विशेषतः चुंबकीय, फेरोइलेक्ट्रिक आणि घन पदार्थांच्या विद्युत गुणधर्मांच्या संशोधनात आवड आहे. त्यांच्याकडून विद्युतचुंबकीय सेन्सर्स तयार करण्यासाठी विविध फेराईट, ऑक्साइड व त्यांच्या मिश्रणाचा अभ्यास केला गेला आहे. त्यांनी चांगल्या गुणवत्तेचे चुंबकीय सेन्सर तयार करण्यास आवश्यक  कौश्यल्य प्राप्त केले आहे.

त्यांनी सौरऊर्जा वापरुन पाण्यातील प्रदूषकांच्या निर्मूलनावर (फोटोकॅटालायसिस) देखील महत्त्वपूर्ण संशोधन केले आहे. औद्योगीकरणामुळे आज जगासमोर जलप्रदूषणाची मोठी समस्या उभी आहे. २०११ मध्ये सौरउर्जा  वापरुन टिटॅनियम ऑक्साईड या उतप्रेरकाच्या सानिध्यात विविध सेंद्रिय रसायने, जैविक पेशी तसेच समुद्राच्या पाण्यातील सेंद्रिय प्रदूषकांचे निर्मूलन करण्याचे तंत्र विकसित केले आहे. त्यानंतर त्यांनी सॅलिसिलिक ॲसिड आणि ४-क्लोरोफेनॉल यासारख्या जवळजवळ पंधरा प्रदूषकांचेदेखील विविध ऑक्साइड उतप्रेरके वापरुन निर्मूलन करून दाखवले आहे. अलीकडेच संकरित उत्प्रेरक वापरून प्रदूषकांचे निर्मुलन करणे चालू आहे. फोटोकॅटालायसिस या क्षेत्रातील ते एक नामांकित संशोधक आहेत, या विषयावर व्याख्यान देण्यासाठी त्यांना अनेक ठिकाणाहून निमंत्रणे असतात.

एकंदरीत प्रा. राजपुरे यांनी विविध पदार्थांवर संशोधन करून वैज्ञानिक क्षेत्रात महत्त्वपूर्ण योगदान दिले आहे. तुलनात्मक विचार करता त्यांनी सोप्या व कमी खर्चीक पद्धतीने तयार केलेले पदार्थ अत्याधुनिक आणि महागड्या पद्धतीने तयार केलेल्या पदार्थांशी समकक्ष आहेत. आतापर्यंत त्यांचे २०० संशोधन लेख विविध आंतरराष्ट्रीय नामांकित नियतकालिकांमध्ये प्रकाशित झाले आहेत. त्याच्या संशोधनाचा एच-इंडेक्स ५३ च्या आसपास आहे. आपल्या संशोधन कामावर त्यांनी दोन पेटंट दाखल केली आहेत. हे संशोधन करत असताना त्यांच्या पीएचडीच्या विद्यार्थ्यांनी केलेले योगदान फार महत्त्वाचे आहे असे ते मानतात. त्यांच्या प्रामाणिक, कष्टमय आणि अविरत प्रयत्नांमुळेच हे शक्य झाले आहे अशी त्यांची धारणा आहे.

शिवाजी विद्यापीठासारख्या मर्यादित साधने असलेल्या राज्य विद्यापीठात राहून जागतिक दर्जाचे संशोधन करून त्यांनी पदार्थ संशोधनात मोठे योगदान दिले आहे आणि जगभरातील वैज्ञानिकांना आपल्या कार्याची दाखल घ्यायला भाग पाडले आहे. 

शब्दांकन: डॉ. रमेश देवकते, सुरज मडके