سائنس دانوں  نے نئے مواد کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے کوانٹم اہم نکات کے ماڈل نظام کی نشاندہی کی ہے۔ یہ ماڈل سسٹم کوانٹم کریٹیکل پوائنٹ کے قریب مواد میں غیر معمولی رویوں کو سمجھنے میں مدد کر سکتا ہے اور اسے الجھن اور کوانٹم کمپیوٹنگ کو سمجھنے میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔

سلکان اور دیگر اچھی طرح سے مطالعہ شدہ مواد کو اچھی طرح سے قائم کردہ فریم ورک کی مدد سے سمجھا جاتا ہے، جیسے وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والے کثافت فنکشنل تھیوری۔ تاہم، نئے مواد جیسے ٹرانزیشن میٹل آکسائیڈز، مینگنیٹس، روتھینیٹس، اور اریڈیٹس کو ان فریم ورک کا استعمال کرتے ہوئے سمجھنا مشکل ہے۔ ان مواد کی انوکھی خصوصیات، جیسے کہ چھوٹی چھوٹی رکاوٹوں کے لیے حساسیت، انہیں سینسرز، جی پی ایس، اور میموری ریم جیسے آلات میں جدید ایپلی کیشنز کے لیے امید افزا بناتی ہے۔

جواہر لعل نہرو سینٹر فار ایڈوانسڈ سائنٹیفک ریسرچ (جے این سی اے ایس آر) سے تعلق رکھنے والے پروفیسر این ایس ودھیادھیراجا نے حال ہی میں سائنس اینڈ ٹیکنالوجی ڈیپارٹمنٹ (ڈی ایس ٹی) کی ایک خود مختار اکائی محققین کی ایک ٹیم کی قیادت کی جس میں کوانٹم فزکس کی ایک مخصوص صورت حال پر توجہ مرکوز کی گئی، جسے " مقامی کوانٹم کریٹیلیٹی" جو کچھ مواد میں ہوتی ہے،کہا جاتا ہے۔ ان کا مطالعہ، جو 1 مئی 2023 کو فزیکل ریویو بی میں شائع ہوا، کو سائنس اینڈ انجینئرنگ ریسرچ بورڈ (ایس ای آر بی ) نے اس کی حمایت کی، جو کہ سائنس اینڈ ٹیکنالوجی ڈیپارٹمنٹ (ڈی ایس ٹی ) سے منسلک ادارہ ہے۔ ایس ای آر بی  کو اب اے این آر ایف  میں شامل کر دیا گیا ہے۔

پروفیسر ودھیادھیراجا کا کہنا ہے کہ کوانٹم کئی باڈی فزکس میں ان کی تحقیق بنیادی طور پر گاڑھے مادے میں ابھرنے کے تصور پر مرکوز ہے۔ انہوں نے وضاحت کی ہے، ‘‘شہد کی مکھیوں، پرندوں اور چیونٹیوں کی تنظیم کے ساتھ ہم آہنگی پیدا کرتے ہوئے، ہم کہہ سکتے ہیں کہ مادوں میں الیکٹرانوں کے رویے کا انفرادی الیکٹرانوں کے مطالعہ سے اندازہ نہیں لگایا جا سکتا بلکہ ان کے اجتماعی تعامل پر منحصرہے۔ ماحولیاتی حالات، جیسے درجہ حرارت، مواد میں حتمی ترتیب کا تعین کرنے میں اہم ہیں۔’’

ابتدائی تحقیق وینڈیم آکسائیڈ پر مرکوز تھی، ایک ایسا مواد جو انسولیٹر سے دھات کی طرف سخت منتقلی سے گزرتا ہے اور اس کے برعکس جب دباؤ یا درجہ حرارت میں چھوٹی تبدیلیوں کا نشانہ بنتا ہے۔ اپنی  کنڈکٹی وٹی کی تبدیلی کے علاوہ، وینڈیم آکسائیڈ درجہ حرارت، دباؤ، ڈوپنگ، اور مقناطیسی شعبوں میں چھوٹی تبدیلیوں کے جواب میں، اپنی نظری خصوصیات کو بھی تبدیل کرتا ہے، مبہم یا شفاف ہو جاتا ہے۔

خاص طور پر، موجودہ مطالعہ کوانٹم کریٹیکل میٹل انسولیٹر ٹرانزیشنز پر توجہ مرکوز  کرتا ہے جو مقامی نوعیت کے ہوتے ہیں اور صفر کیلون پر ہوتے ہیں۔ ایک ایسے مواد کا تصور کرتا ہے جہاں کچھ الیکٹران گھومتے ہیں اور اپنے فیز ڈایاگرام میں ایک اہم نقطہ سے متاثر ہوتے ہیں۔ کوانٹم کریٹیکل پوائنٹ، جو صفر کیلون پر بیٹھا ہوا ہے، اور جس تک تجرباتی طور پر رسائی حاصل نہیں کی جا سکتی، محدود درجہ حرارت اور محدود دباؤ پر نظام کی خصوصیات پر اثرات مرتب کرتی ہے۔ لہذا، اس مطالعہ میں، محققین نے ایک ماڈل سسٹم پایا جس میں کوانٹم اہم نکات کی پوری رینج شامل ہے۔

نظریاتی ماڈل جو اس اہم رویے کا مطالعہ کرتا ہے اسے "ترمیم شدہ متواتر اینڈرسن ماڈل (ایم پی اے ایم)" کہا جاتا ہے۔ یہ دیکھا گیا ہے کہ بعض صورتوں میں، الیکٹرانک توانائی کی سطحوں کو تقسیم کرنے کا طریقہ اہم موڑ پر ڈرامائی طور پر تبدیل ہوتا ہے۔

محققین نے ایم پی اے ایم میں توانائی کی تقسیم کا ایک الگ نمونہ دریافت کیا جسے "سافٹ-گیپ اسپیکٹرم" کہا جاتا ہے، جو درحقیقت تین مداری جالی ماڈل ہے۔ توانائی کی یہ انوکھی تقسیم ایک نازک موڑ پر ابھرتی ہے جب مادّہ دھات سے انسولیٹر میں منتقل ہوتا ہے۔ ایک مخصوص پیرامیٹر جو درجہ حرارت اور توانائی کی سطحوں کے درمیان تعلق کو بیان کرتا ہے، ایک مخصوص انداز میں تبدیل ہوتا ہے اور نازک موڑ پر ٹھیک ٹھیک درجہ حرارت سے آزاد ہو جاتا ہے۔ یہ نرم گیپ اسپیکٹرم کی تشکیل کی طرف جاتا ہے۔

پروفیسر ودھیادھیراجا نے نتیجہ اخذ کیا، ‘‘یہ نتائج کوانٹم تنقیدی نقطہ نظر کے قریب ہونے والے مواد میں غیر معمولی رویوں کو سمجھنے میں مدد کر سکتے ہیں۔’’

 

پبلیکیشن لنک: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.107.205104

 

 

ش ح ۔ا م۔م ص۔

U:5059

 

(Release ID: 2006674) Visitor Counter : 97