بیرونی محرکات جیسے درجہ حرارت، دباؤ، الیکٹرک فیلڈز کے تحت مخصوص مادوں کی طرف سے ظاہر کی جانے والی مخصوص میٹل  انسولیٹر کی منتقلی کے پس پشت اسراد کو سائنسدانوں نے حل کر لیا ہے، جس سے فنکشنل میٹریلز اور آلات جیسے سینسر اور ایکچویٹرز کو ڈیزائن کرنے کی راہ ہموار ہوئی ہے۔

مادہ ، بنیادی طور پر دو الیکٹرانک حالتوں میں سے ایک میں موجود ہوتا ہے: دھات یا حاجز ۔ تاہم، بعض مادے بیرونی محرکات جیسے درجہ حرارت، دباؤ، برقی فیلڈ  اور دیگر  کے تحت ان دو حالتوں کے درمیان منتقلی کی قابل ذکر صلاحیت کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ 1939 ء میں میگنیٹائٹ میں  ، اس رجحان کی ابتدائی دریافت کے بعد سے، دھاتی انسولیٹر مراحل ( ایم آئی ٹی ) کے درمیان تبدیلی نے سائنس دانوں اور انجینئروں کی نسلوں کو پابند  کر رکھا تھا۔ اس شعبے میں ، ان  کی پیش قدمی نے مختلف آلات میں اہم سائنسی بصیرت اور ایپلی کیشنز کی پیشکش کی ہے اور ساتھ ہی ساتھ ایسے نئے مادے کی ضرورت  کو بھی اجاگر  کیا ہے  ، جو صنعتی  استعمال  کے لیے دھاتی انسولیٹر مرحلے کی منتقلی کو اجاگر  کر سکتے ہیں۔

کرومیم نائٹرائیڈ ( سی آر این )  ایسے مادے کی ایک مثال ہے، جس میں میٹل انسولیٹر کی منتقلی کو  انیسوٹروپک  مقناطیسی دباؤ سے پیدا ہونے والی غیر روایتی قوت کے ذریعے اکسانے کی توقع کی جاتی ہے۔ تاہم، یہ طریقہ کار تقریباً دو دہائیوں تک نظریاتی پیش گوئی کے باوجود تجرباتی طور پر غیر تصدیق شدہ رہا۔

جواہر لعل نہرو سینٹر  برائے  ایڈوانسڈ سائنسی تحقیق (جے این سی اے ایس آر) ، جو سائنس اور ٹیکنا لوجی کے محکمے کا ایک خود مختار ادارہ ہے ،  کی ایک ٹیم نے تجرباتی طور پر یہ ثابت کیا ہے کہ ایٹم اسپن کے مخصوص انتظام سے پیدا ہونے والا مقناطیسی دباؤ بیک وقت ساختیاتی، مقناطیسی اور دھاتی انسولیٹر کی منتقلی کو پیدا کرتا ہے ۔

تصویر  کیپشن: اسکیمیٹک غیر اسپن پولرائز کو اینٹی فیرو میگنیٹک اسپن پولرائزڈ ٹرانزیشن کو دکھانا مقناطیسی دباؤ کا باعث بنتا ہے ، جو ساختی اور الیکٹرانک مرحلے کی منتقلی کو پیدا کرتا ہے۔

پروفیسر بیواس ساہا کی زیرقیادت ٹیم نے تجرباتی طور پر  ثابت کر دیا ہے کہ مقناطیسی دباؤ کی موجودگی کو سی آر این میں دھاتی انسولیٹر کی منتقلی کے پیچھے ایک محرک قوت کے طور پر ظاہر کیا  جا سکتا ہے اور اس کی تبدیلی کے لیے واضح راستے ہیں۔

سی آر این  کے اندر مقناطیسی دباؤ دو الگ الگ مقناطیسی ترتیبوں کے درمیان باہمی طور پر کھڑے سمتوں کے درمیان تعامل سے ابھرتا ہے  ، جو براہ راست دو پڑوسی سی آر  ایٹموں کے درمیان مقناطیسی تبادلے کے تعامل سے منسلک ہوتا ہے۔ ٹیم نے ایک تکنیک کا استعمال کیا  ، جس میں سی آر این  الٹراتھائن فلموں کے اندر توازن کے جوہری وقفے کو تبدیل کرنا شامل ہے تاکہ مقناطیسی تبادلے کے تعاملات (ایپٹیک سیل اسٹرین انجینئرنگ) کو درست کیا جاسکے۔

جب کمپریسیو دباؤ کو نشانہ بنایا جاتا ہے تو مقناطیسی دباؤ بڑھ جاتا ہے، جس کے نتیجے میں بڑی قدر کے مقابلے بلند درجہ حرارت پر دھاتی انسولیٹر کی منتقلی ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، جب فلم ٹینسائل دباؤ کے تحت ہوتی ہے تو مقناطیسی دباؤ کم ہو جاتا ہے، جس سے بڑی قدر  سے نمایاں طور پر کم درجہ حرارت پر دھاتی انسولیٹر کی منتقلی ہوتی ہے۔

ساختیاتی  ہم آہنگی بھی بیک وقت اونچے درجہ حرارت پر راک سالٹ سے کم درجہ ٔحرارت پر آرتھرومبک میں تبدیل ہوتی ہے۔ ان کا مشاہدہ جرنل فز میں شائع ہوا ہے ۔  آر ای ڈبلیو – ایل ای ٹی ٹی  ، سی آر این  کے دھاتی انسولیٹر کی منتقلی میں مقناطیسی دباؤ کے اہم کردار کی تصدیق کرتا ہے۔

تصویر  کیپشن: ( بی ) آرام دہ (نیلی) اور تناؤ والی فلموں کی درجہ حرارت پر منحصر مزاحمت ظاہر کرتی ہے کہ دبانے والا دباؤ  ٹی این  کو بڑھاتا ہے، جب کہ دباؤ کا دباؤ سی آر این  میں ٹی این  کو کم کرتا ہے۔ ( سی ) جہاز کے اندر دباؤ کے ساتھ منتقلی کے درجہ حرارت کا ارتقاء ایک لکیری طرز عمل کو ظاہر کرتا ہے۔  ( ڈی ) ایپی ٹیکسئل دباؤ  کے ساتھ سی آ راین  میں مقناطیسی دباؤ میں تبدیلیوں کی منصوبہ بندی کی تفصیل۔  ٹی ایکس ایکس  بالترتیب دباؤ اور دباؤ والی فلموں میں کم ہوتا ہے اور بڑھتا ہے۔  ٹی وائی وائی ٹی ایکس ایکس  کے برعکس برتاؤ کرتا ہے۔ ( ای ) ہوائی جہاز سے باہر کے دو مختلف مقناطیسی میدانوں پر ایس ٹی او  سبسٹریٹ پر  این ایم سی آر این 10  کی درجہ حرارت برقی مزاحمت ٹی 0  اور ٹی 3  پر منحصر ہوتی ہے۔

جے این سی اے ایس آر  میں بین الاقوامی مرکز برائے مٹیریل سائنس کے ایسوسی ایٹ پروفیسر ، پروفیسر بیواس ساہا نے وضاحت کی کہ ‘‘ ہم اسے دھاتی انسولیٹر ٹرانزیشن کے ڈومین میں ایک نمونے کی تبدیلی کے طور پر سمجھتے ہیں، جو کہ کولمب ریپلشن اور لوکلائزیشن اثرات جیسی اچھی طرح سے قائم شدہ ڈرائیونگ فورسز کے ساتھ ساتھ مقناطیسی دباؤ کو ایک نئی ڈرائیونگ فورس کے طور پر متعارف کراتے ہیں۔ اس کے علاوہ، ہمیں امید ہے کہ یہ دریافت دھاتی انسولیٹر کی منتقلی کے مظاہر کی تحقیقات کے دائرہ کار کو وسیع کر دے گی  ، جس میں کافی مقناطیسی دباؤ والے نئے مادے کی نشاندہی کی جائے گی۔ ’’

تھرو اننتا پورم کے آئی آئی ایس ای آر کے سائنس دانوں ، آسٹریلیا کی یونیورسٹی آف سڈنی ، جرمنی کی ڈوشے الیکٹرونین سنکروٹون ( ڈی ای ایس وائی )  اور برطانیہ کی  یونیورسٹی آف کیمبرج کے سائنسدانوں نے بھی اس  میں شرکت کی ۔

دھاتی انسولیٹر مرحلے کی منتقلی کا نیا طریقہ کار ، اس بات کو بہتر طور پر سمجھنے کا باعث بن سکتا ہے کہ کس طرح اسپن، چارج اور فریڈیم کی لیٹائس ڈگریوں  کو مادے  میں جوڑا جاتا ہے اور اس کے نتیجے میں مادے کی نئی کلاسیں بھی نکلیں گی  ، جو دھاتی انسولیٹر مرحلے کی منتقلی کو ظاہر کرتی ہیں۔

اشاعت کا لنک: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.126302

 

*************

ش ح-   و ا –ع ا

U. No.  10873

(Release ID: 1968200) Visitor Counter : 91