محققین کو ایک نیا مرکب ملا ہے جو ایک مؤثر مقناطیسی ریفریجرینٹ کے طور پر کام کر سکتا ہے اور گرین ہاؤس گیسوں کے اخراج کو کم کرنے کے لیے متبادل کولنگ ایجنٹ ہو سکتا ہے اورعالمی حدت سے نمٹنے کے لیے اعلی توانائی کی کارکردگی کی عالمی مانگ کو پورا کر سکتا ہے۔

مقناطیسی ریفریجریشن آج کل استعمال ہونے والی ویپر سائیکل ریفریجریشن ٹیکنالوجی کے متبادل کے طور پر توانائی کی بچت اور ماحول دوست کولنگ ٹیکنالوجی پیش کرتی ہے۔ اس لیے گھریلو، صنعتی اور تکنیکی ایپلی کیشن کے لیے مقناطیسی ریفریجریٹر بنانے کی کوششیں جاری ہیں۔

مقناطیسی کولنگ ایفیکٹ (ایم سی ای) کی توضیح کسی مقناطیسی مواد کے درجہ حرارت کی الٹ جانے والی تبدیلی کے طور پر کی جاتی ہے جب اسے کسی بیرونی نافذ العمل مقناطیسی فیلڈ کا نشانہ بنایا جاتا ہے۔ مقناطیسی ریفریجریشن سائیکل میں، مقناطیسی مواد پر  اڈیابیٹک عمل کے تحت ایک مقناطیسی میدان لگایا جاتا ہے (گرد کے ساتھ حرارت کا کوئی تبادلہ نہیں ہوتا)۔ تصادفی طور پر مبنی مقناطیسی لمحات بیرونی مقناطیسی میدان کے ساتھ ابتدائی طور پر منسلک ہو جاتے ہیں، جس کے نتیجے میں مقناطیسی مواد گرم ہو جاتا ہے۔ یہ حرارت مواد سے ماحول میں منتقل ہوتی ہے۔ جب مقناطیسی میدان کو اڈیابیٹک ڈی میگنیٹائزیشن کے دوران ہٹا دیا جاتا ہے، تو مواد کے مقناطیسی لمحات بے ترتیب ہو جاتے ہیں، جس کے نتیجے میں درجہ حرارت میں کمی واقع ہوتی ہے۔ اس عمل کی وجہ سے مواد ارد گرد کے ہیٹ ٹرانسفر میڈیم سے گرمی جذب کرتا ہے۔ 

تصویر 1. انٹرنیٹ سے مقناطیسی ریفریجریشن سائیکل کی اسکیمیٹک نمائندگی

 

 موجودہ تحقیق ریفریجرینٹ جیسے نئے مقناطیسی مواد کی تیاری پر مرکوز ہے۔ تین اہم معیارات کو پورا کرنے کی ضرورت ہے۔ سب سے پہلے، مواد کو بغیر کسی پریشانی کے لاکھوں چکروں کے لیے کام کرنے کے قابل ہونا چاہیے، مواد میں زیادہ  تھرمل کنڈکٹویٹی ہونی چاہیے اور مواد کو تقریباً دو ٹی (ٹیسلا) کے بیرونی مقناطیسی میدان کا ردعمل ہونا چاہیے جو مستقل مقناطیس کے ذریعے پیدا کیا جا سکتا ہے۔

چونکہ اب تک تیار کردہ زیادہ تر مواد جائنٹ میگنیٹو کیلورک ایفیکٹ (جی ایم سی ای) کو صرف 5 ٹی  تک کے فیلڈ پر دکھاتے ہیں، اس لیے ایسے مواد کو تلاش کرنے کی فوری ضرورت ہے جس میں جی ایم سی ای کو نچلے فیلڈ میں حاصل کیا گیا ہو۔

ایس این بوس نیشنل سینٹر فار بیسک سائنسز کی ایک ٹیم نے ، جو کہ سائنس اور ٹیکنالوجی کے شعبہ کے ایک خود مختار ادارہ   (ڈی ایس ٹی)ہے، بہت بڑے الٹنے والی ایم سی ای کی نمائش کرنے والے مواد کی تلاش میں ایک مخصوص قسم کے مرکب کے ساتھ تجربہ کیا جسے آل ٹرانزیشن میٹل بیسڈ ہیوسلر الائے (چہرے پر مرکوز کیوبک کرسٹل ڈھانچے کے ساتھ مقناطیسی انٹرمیٹالک) کہا جاتا ہے۔

تصویر 2. فل-ہیوسلر نی (کو) ایم این-ٹی ہیوسلر الائے کی چار ایف سی سی جالیاں

 

ایس این بوس سینٹر کی ٹیم نے نی (کو)- ایم این-ٹی ہیوسلر  سسٹم کا انتخاب کیا ہے کیونکہ اس طرح کے نظام اکثر اپنے اندرونی ڈی-ڈی  ہائبرڈائزیشن کی وجہ سے انتہائی اعلی میکانیکل استحکام کے ساتھ ملٹی فنکشنل خصوصیات کو ظاہر کرتے ہیں۔

فزیکل ریویو میٹریلز کے میں شائع ہونے والے اپنے مطالعے میں انہوں نے 5 ٹی کےنافذ العمل مقناطیسی میدان کے تحت بڑے پیمانے پر Ni₃₅Co₁₅Mn_34.5−xCu_xTi_15.5 (x = 1, 2, and 3) میں دیوہیکل ریورس ایبل ایم سی ای اور میگنیٹو ریزسٹنس (ایم آر) پایا ہے۔ سائنسدانوں نے دکھایا ہے کہ ایم این سائٹ میں سی یو ڈوپنگ مقناطیسی منتقلی کو ساختی منتقلی کی طرف کھینچتی ہے اور اس لیے ان کے درمیان فاصلہ کم ہو جاتا ہے۔

ساختی ہم آہنگی کو یقینی بنانے کے لیے، نمونوں کو ہر طرف پانچ سے چھ بار دوبارہ پگھلا دیا گیا۔ پگھلے ہوئے انگوٹوں کو ٹینٹلم ورق سے لپیٹا گیا اور ایک خالی کوارٹج ٹیوب میں بند کر دیا گیا۔ نمونوں کو 1323 کے پر چار دن تک اینیل کیا گیا اور برف کے پانی میں بجھایا گیا۔ نمونوں کی اصل ساخت کی تصدیق توانائی کے منتشر ایکسرے کے ذریعے کی گئی۔

مصنفین نے درجہ حرارت اور فیلڈ پر منحصر میگنیٹائزیشن پیمائش سے دعویٰ کیا کہ اس کی تحقیقات سے بڑے الٹ جانے والے ایم سی ای  پیرامیٹر حاصل ہوتے ہیں۔

گھماؤ کی بنیادی ترتیب میں تبدیلی اور اس کے نتیجے میں کرسٹل اور مقناطیسی ڈھانچے کے نتیجے میں برقی مزاحمت میں نمایاں تبدیلی آئی۔

تصویر 3: موجودہ تحقیق کے مجموعی نتائج کا شماریاتی گرافک۔ بایاں حصہ مقناطیسی کالوری مواد کے مختلف خاندانوں کے لیے ΔH = 5 T بمقابلہ چوٹی درجہ حرارت کے لیے زیادہ سے زیادہ اینٹروپی تبدیلیاں دکھاتا ہے۔

 

محققین کا دعویٰ ہے کہ الٹنے والے ایم سی ای اور ایم آر کی حاصل کردہ شدت آل-ڈی-میٹل ہیوسلر فیملی میں اب تک کی سب سے زیادہ رپورٹ کی گئی قدر ہے۔ ریفریجرینٹ صلاحیت اور ایم آر کا ہم وقت مشاہدہ بھی ہیوسلر مرکب میں بہت کم ہے۔ صحیح قسم کے مقناطیسی مواد کی تلاش نے ایس این بوس سینٹر لیب میں مثبت نتائج حاصل کیے ہیں۔

اشاعت کا لنک: 10.1103/PhysRevMaterials.7.084406

۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔

 (ش ح ۔ رض  ۔ ت ع(

4020

 

(Release ID: 1999681) Visitor Counter : 85