محققین نے ’’MnBi2S4‘‘ نامی ایک نئی معدنیات میں مقناطیسی ترتیب کے ذریعے الیکٹرک پولرائزیشن کے ایک منفرد طریقہ کار کی نشان دہی کی ہے، جو توانائی کے مؤثر ڈیٹا اسٹوریج کے لیے مفید ہو سکتا ہے۔

میگنیٹو الیکٹرک ملٹی فیروئکس مٹیریل کا ایک خاص طبقہ ہے جو تحقیقی برادری میں اپنی نایاب اور منفرد خصوصیات کی وجہ سے مقبول ہے۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ یہ مٹیریل (مواد) بیک وقت مقناطیسیت اور فیرو الیکٹرسٹی دونوں کی نمائش کر سکتے ہیں۔ یہ دوہری خاصیت خاص طور پر دلکش ہے، کیونکہ مٹیریل (مواد) میں عام طور پر مقناطیسیت یا فیرو الیکٹرسٹی ہوتی ہے۔ ان دونوں خصوصیات کے ساتھ ایک ہی مٹیریل کو تلاش کرنا، اس لیے نایاب اور قیمتی ہے، خاص طور پر جدید ٹیکنالوجی ایپلی کیشنز جیسے اسپنٹرونکس، الیکٹرانک میموری ڈیوائسز اور دیگر الیکٹرانک کمپوننٹس جیسے ایکچیوٹرز اور سوئچز کے لیے۔

حالیہ دنوں میں، تحقیقی برادری نے خاص طور پر ایک خاص قسم کے ملٹی فیروئک میں دلچسپی لی ہے جسے ’’اسپن سے چلنے والی ملٹی فیروئکس‘‘ کہا جاتا ہے۔ یہ اسپن سے چلنے والے ملٹی فیروئک مٹیریل فیرو الیکٹری سٹی کی نمائش صرف اس وقت کرتے ہیں جب مخصوص مقناطیسی ڈھانچے موجود ہوں۔ اس دریافت نے مختلف ایپلی کیشنز کے لیے مختلف قسم کی مقناطیسیت کے ساتھ نئے مٹیریل کو تلاش کرنے میں کافی دلچسپی پیدا کردی ہے۔

اب تحقیق کو آگے بڑھاتے ہوئے، حکومت ہند کے محکمہ سائنس اور ٹیکنالوجی (ڈی ایس ٹی) کے تحت ایک خود مختار ادارہ جواہر لعل نہرو سینٹر فار ایڈوانسڈ سائنٹیفک ریسرچ (جے این سی اے ایس آر) میں کیمسٹری اینڈ فزکس آف میٹریلز یونٹ کے سربراہ، پروفیسر اے سندریسن نے میگنیٹو الیکٹرک مٹیریل کے میدان میں ایک اہم دریافت کی ہے۔ اس کے مطالعے کے نتائج کا خاکہ جریدے ’فزیکل ریویو بی‘میں شائع ہونے والے ایک حالیہ مقالے میں دیا گیا ہے۔ یہ مطالعہ ’’ایم این بی آئی2 ایس 4‘‘ نامی ایک نئے مٹیریل پر مرکوز ہے، جو مقناطیسی ترتیب کے ذریعے الیکٹرک پولرائزیشن کو ظاہر کرنے کا ایک منفرد طریقہ کار ہے۔

’’ایم این بی آئی2 ایس 4‘‘   Mineral graţianite کے نام سے بھی جانا جاتا ہے اور اس کا تعلق ٹرنری میگنیز چالکوجینائڈ خاندان سے ہے۔ ہائی ریزولیوشن نیوٹران ڈفریکشن کا استعمال کرتے ہوئے ایک تفصیلی مطالعہ کرنے پر، پروفیسر سندریسن کی ٹیم نے مٹیریل میں الگ الگ مقناطیسی ڈھانچے کی نشان دہی کی، جس میں اسپن ڈینسیٹی ویو، نیز سائکلائیڈل اور ہیلیکل اسپن ڈھانچے شامل ہیں۔ اہم بات یہ ہے کہ انہوں نے پایا کہ آخری دو اسپن ڈھانچے مٹیریل میں فیرو الیکٹری سٹی پیدا کرتے ہیں۔

پچھلے مقالے کے برعکس جس میں کیمیائی ترتیب اور مقناطیسی ڈھانچے کے نتیجے میں قطبی ڈھانچے کے مشترکہ اثر کو دریافت کیا گیا تھا، پروفیسر سندریسن کے اس مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ ’’ایم این بی آئی2 ایس 4‘‘   ، جسے سینٹروسمیٹریک بھی کہا جاتا ہے، کم درجہ حرارت(27) ، 23، اور 21.5 کیلونز)  پر مقناطیسی ترتیب سے گزرتا ہے ۔ ان درجہ حرارت پر الیکٹرک پولرائزیشن کے لیے ذمہ دار مختلف مقناطیسی ڈھانچے کو نمایاں کرنے میں نیوٹران کا پھیلاؤ بہت اہم تھا۔

27 کیلون پر، محققین نے اسپن ڈینسیٹی ویو کی ساخت کا مشاہدہ کیا، جس نے اِنورزن سمیٹری کو نہ تو توڑا اور نہ ہی پولرائزیشن کو ظاہر کیا۔ تاہم، جیسے ہی درجہ حرارت 23 کیلون تک کم ہوا، ایک مقناطیسی منتقلی (میگنیٹک ٹرانزیشن) واقع ہوئی، جس کے نتیجے میں ایک سائکلائیڈل اسپن ڈھانچہ پیدا ہوا، جس نے انورزن سمیٹری کو توڑا اور پولرائزیشن کو ظاہر کیا۔  21.5 کیلون پر مزید ٹھنڈا ہونے سے ایک ہیلیکل ڈھانچہ پیدا ہوا، جس نے انورزن سمیٹری کو بھی توڑا اور پولرائزیشن کو بھی ظاہر کیا۔

مزید وضاحت کرتے ہوئے، پروفیسر سندریسن کہتے ہیں، ’’اس تلاش کی اہمیت مقناطیسیت اور الیکٹرک پولرائزیشن کے درمیان مضبوط جوڑے میں مضمر ہے۔ میگنیٹک فرسٹریشن سے چلنے والا منفرد طریقہ کار، میگنیٹو الیکٹرک کپلنگ میں ایک پیش رفت کی نمائندگی کرتا ہے۔‘‘ مزید اضافہ کرتے ہوئے، وہ کہتے ہیں کہ ’’یہ دریافت خاص طور پر اہم ہے، کیونکہ اس سے پہلے کبھی بھی مخصوص ’’ایم این بی آئی2 ایس 4‘‘   مٹیریل میں یہ بات سامنے نہیں آئی تھی۔‘‘

اس مطالعے کے نتائج، توانائی کے موثر ڈیٹا اسٹوریج کے ڈومین میں اطلاق تلاش کرسکتے ہیں۔ خاص طور پر، اگر مٹیریل کمرے کے درجہ حرارت پر ایک ہی مظہر کو ظاہر کرنے کی صلاحیت رکھتا ہو، تو یہ چھوٹے برقی شعبوں کا استعمال کرتے ہوئے اسپن کی توانائی سے موثر مینی پولیشن کی راہ ہموار کر سکتا ہے۔ اس کے نتیجے میں، تحریری عمل کے دوران توانائی کی کھپت کو کم کرکے ڈیٹا اسٹوریج میں انقلاب آسکتا ہے۔ مزید برآں، یہ نتائج فور- اسٹیٹ لاجک میموری سسٹم کی ترقی کے لیے مددگار ثابت ہو سکتے ہیں، جو موجودہ بائنری لاجک سسٹمز کے مقابلے ڈیوائس کی کارکردگی کے لیے اضافی ڈگریز آف فریڈم فراہم کرتے ہیں۔ تاہم، آگے بڑھتے ہوئے، محققین ان میکانزم کو سمجھنے کے لیے مختلف مٹیریل اور ڈھانچے کی مزید کھوج کی ضرورت محسوس کرتے ہیں، جو انورزن سمیٹری کو توڑتے ہیں اور پولرائزیشن کو تحریک دیتے ہیں، جس کا مقصد ایسے مواد کو تلاش کرنا ہے جو کمرے کے درجہ حرارت پر ان خصوصیات کو ظاہر کریں۔

اس تحقیق کے لیے شیخ صقر لیباریٹری اور جواہر لعل نہرو سینٹر فار ایڈوانسڈ سائنٹیفک ریسرچ میں میٹریل سائنس کے بین الاقوامی مرکز نے تجرباتی سہولیات فراہم کیں اور ڈی ایس ٹی، ایس ای آر بی اور حکومت ہند نے مالی تعاون فراہم کیا۔ سائنس اینڈ ٹیکنالوجی فیسیلٹی کونسل (ایس ٹی ایف سی، یو کے) نے نیوٹران بیم ٹائم فراہم کیا۔

اشاعت کا لنک: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.109.024401

 رابطہ کی تفصیلات:

مصنف کا نام: پروفیسر اے سندریسن

ای میل آئی ڈی: sundaresan@jncasr.ac.in

مختلف درجہ حرارت پر جے این سی اے ایس آر سائنس دانوں کے ذریعہ مطالعہ کیے گئے میگنیٹو الیکٹرک ملٹی فیروک مٹیرل میں تین الگ الگ مقناطیسی ڈھانچے۔

اِمیج کریڈٹ: فزیکل ریویو  بی

 

******

ش  ح۔ م م ۔ م ر

U-NO. 5055

(Release ID: 2006690) Visitor Counter : 92