ٹرانسفارمر آئل کا ایک قطرہ 60 سیکنڈ میں انسولیشن کی عمر کا کیسے پتہ دے سکتا ہے؟ پلازمونک رامان سینسر سے میتھانول کی ٹریس پیمائش

کیا ہو اگر ٹرانسفارمر آئل کا ایک قطرہ آپ کو بتا دے کہ انسولیشن کی عمر کا آغاز کس لمحے ہوتا ہے؟ یہ سوال اب کہیں زیادہ عملی ہو گیا ہے۔ ایک تحقیقی ٹیم نے رامان پر مبنی پیمائش کا طریقہ تیار کیا ہے جو ٹرانسفارمر آئل میں میتھانول کی ٹریس مقدار کو تقریباً 60 سیکنڈ میں ڈیٹیکٹ کر لیتا ہے۔ اس کے لیے صرف تیل کا ایک قطرہ چاہیے اور کسی لیبارٹری میں پہلے سے تیاری کی ضرورت نہیں۔

پاور ٹرانسفارمر ایک پوشیدہ بوجھ اٹھائے ہوئے ہیں۔ برسوں کی گرمی، آکسیجن، نمی اور برقی دباؤ کی وجہ سے وائنڈنگز کے گرد لپیٹی جانے والی کاغذی انسولیشن آہستہ آہستہ خراب ہوتی ہے۔ سیلولوز کی زنجیریں چھوٹی ہو جاتی ہیں، میکانیکی مضبوطی کمزور پڑتی ہے اور ناکامی کا خطرہ خاموشی سے بڑھتا ہے۔ میتھانول اس نقصان کے ابتدائی کیمیائی اشاروں میں سے ایک ہے۔ جب سیلولوز میں موجود 1,4-بیٹا-گلائکوسیڈک بانڈز ٹوٹتے ہیں تو یہ بنتا ہے، اس لیے ٹرانسفارمر آئل میں اس کی موجودگی ایک ابتدائی بایو کیمیکل وارننگ کی طرح کام کرتی ہے۔

زیادہ تر لیبارٹریاں میتھانول کا پتہ ہیڈ اسپیس گیس کرومیٹوگرافی یا ماس اسپیکٹرومیٹری سے لگاتی ہیں۔ یہ طریقے بہترین درستگی اور انتخابی صلاحیت فراہم کرتے ہیں۔ لیکن ان کے لیے نمونے کی احتیاط سے تیاری، ہیڈ اسپیس کو متوازن کرنا، ایکسٹریکشن اور کافی وقت درکار ہوتا ہے۔ رامان اسپیکٹروسکوپی مائع نمونوں سے براہ راست مالیکیولر فنگر پرنٹ حاصل کرتی ہے۔ اس سے پہلے رامان کے ذریعے تیل میں میتھانول ناپنے کی کوششوں میں اکثر حساسیت بڑھانے کے لیے ایکسٹریکشن، آکسیڈیشن، ڈیریویٹائزیشن یا فیز ٹرانسفر جیسے مراحل شامل کرنے پڑتے تھے۔ پیچیدہ تیل کے میٹرکس میں میتھانول کی ٹریس مقدار کا براہ راست پتہ لگانا ایک کھلا چیلنج رہا۔

یہ نیا طریقہ مساوات بدل دیتا ہے۔ تحقیقی ٹیم نے فوٹو لیتھوگرافی، انڈکٹیو کپلڈ پلازما ایچنگ، سلور اسسٹڈ میٹل اسسٹڈ کیمیکل ایچنگ اور گولڈ ڈیپوزیشن کے ذریعے ایک درجہ بندی والا گولڈ لیپت سلیکون سبسٹریٹ تیار کیا۔ تیار شدہ سطح میں مائیکرو اسکیل کی کھائیوں کے اندر گھنی سلیکون نینو وائرز موجود ہیں اور یہ سب ایک پتلی سونے کی تہہ سے ڈھکے ہوئے ہیں۔ یہ ڈھانچہ روشنی کو پھنساتا ہے اور نینو وائرز کے گرد پلازمونک فیلڈز کو مرکوز کرتا ہے، جس سے کمزور رامان سگنلز کو مضبوط فروغ ملتا ہے۔ جب روڈامین 6G کے ساتھ جانچ کی گئی تو خصوصیتی سگنلز 10⁻¹³ mol/L تک کی کم ارتکاز پر بھی دکھائی دیتے رہے۔ پورٹیبل سیٹ اپ کے لیے حساسیت کی یہ سطح قابل ذکر ہے۔

پورٹیبل فائبر آپٹک رامان سسٹم کے ذریعے جو 638 nm پر کام کرتا ہے، ٹیم نے میتھانول کی اہم اسپیکٹرل خصوصیات 1034، 1453، 2850 اور 2945 cm⁻¹ کے قریب شناخت کیں۔ انہوں نے 1034 cm⁻¹ پر موجود C-O اسٹریچنگ وائبریشن کو تجزیاتی چوٹی کے طور پر منتخب کیا، کیونکہ یہ میتھانول کے لیے مخصوص ہے اور ٹرانسفارمر آئل کے ہائیڈرو کاربن شور سے دور رہتی ہے۔ میتھانول ملائے گئے ٹرانسفارمر آئل میں یہ بینڈ واضح طور پر نظر آیا، جبکہ خالی تیل، ننگے سلیکون، سونے کی فلم اور خود سبسٹریٹ میں یہ نہیں ملا۔ اس سے تصدیق ہوئی کہ میتھانول کا فنگر پرنٹ تیل کے میٹرکس کے اندر موجود رہتا ہے۔

پیمائش کی کارکردگی ایک صاف اور پیش قیاسی انداز پر چلتی ہے۔ ٹرانسفارمر آئل کے نمونوں میں میتھانول 10، 50، 100، 200 اور 400 μL/L کی مقدار میں ملایا گیا۔ 1020 سے 1050 cm⁻¹ کی رینج میں بیس لائن تصحیح اور گاوسی چوٹی فٹنگ کے بعد، 1034 cm⁻¹ بینڈ کا فٹ شدہ رقبہ ارتکاز کے ساتھ لکیری طور پر بڑھا۔ تعین کا گتانک 0.9742 تک پہنچا۔ کوئی ایڈسورپشن افزودگی، تیل اور گیس کی علیحدگی یا کیمیائی ایکسٹرکشن استعمال نہیں کی گئی۔ صرف سبسٹریٹ پر ایک قطرہ ڈالا گیا، 30 سیکنڈ رامان کا حصول جاری رہا اور پوری پیمائش تقریباً 60 سیکنڈ میں مکمل ہو گئی۔

سینسر درجہ حرارت کی تبدیلیوں کو بھی اچھی طرح برداشت کرتا ہے۔ منفی 80 سے 50 ڈگری سینٹی گریڈ تک میتھانول کے خصوصیتی بینڈز صرف معمولی سی چوٹی کی نقل و حرکت کے ساتھ پہچانے جا سکتے تھے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا گیا، 1034 cm⁻¹ والی C-O اسٹریچنگ قدرے نیلی جانب منتقل ہوئی، جبکہ 1453 cm⁻¹ والی CH₃ ڈیفارمیشن قدرے سرخ جانب منتقل ہوئی۔ یہ معلومات حقیقی میدانی حالات میں درجہ حرارت کے لحاظ سے درست کی جانے والی مقداری ماڈلز بنانے کے لیے مفید ہے، کیونکہ وہاں ٹرانسفارمر آئل کا درجہ حرارت بوجھ اور موسم کے ساتھ بدلتا رہتا ہے۔

یہ کام ٹرانسفارمر آئل اور کاغذی انسولیشن کی تیز رفتار، مقامی اور غیر تباہ کن اسکریننگ کو کہیں قریب لے آیا ہے۔ رامان کو بڑھانے والے سبسٹریٹ پر تیل کے ایک قطرے کا براہ راست تجزیہ کیا جا سکتا ہے، جس سے لیبارٹری کے نتائج کا انتظار کیے بغیر ابتدائی وارننگ مل جاتی ہے۔ سبسٹریٹ کی جیومیٹری اور ہاٹ اسپاٹ کی یکسانیت میں مزید بہتری، حقیقی پرانے ٹرانسفارمرز پر توثیق اور کرومیٹوگرافک طریقوں سے تقابلی جانچ اس تصوراتی ثبوت کو ایک کمپیکٹ نیم ان سائیٹو مانیٹر میں بدل سکتی ہے۔ پلازمونک سبسٹریٹ کو فائبر آپٹک پروبس اور پورٹیبل اسپیکٹرومیٹرز کے ساتھ ملا کر بالآخر میتھانول پر مبنی انسولیشن عمر کا اندازہ پاور گرڈ کی دیکھ بھال کا معمول بن سکتا ہے۔

میتھانول بول رہا ہے۔ یہ رامان سینسر سن رہا ہے۔ گرڈ کو چلاتے رہنے والے لوگوں کے لیے یہ گفتگو جلد ہی ٹرانسفارمر کے پاس ہی ہو سکتی ہے، ایک قطرہ ایک وقت میں۔