سائنس دانوں نے ایک مصنوعی مادہ ڈیزائن تیار کیا ہے جو اس درجہ حرارت کو کنٹرول کر سکتا ہے جس پر کوئی مواد الیکٹرانک ’ٹریفک جام‘ پر قابو پا سکتا ہے اور برقی انسولیٹر سے کنڈکٹر کی طرف منتقلی، ایک ایسے الیکٹرانک سوئچ کے لیے زمین کا تعین کرتا ہے جو ٹرانزسٹر سے زیادہ موثر ہو۔

عام طور پر، سب سے زیادہ سامنے آنے والے مواد یا تو برقی کنڈکٹر (جیسے تانبا یا ایلومینیم) یا برقی انسولیٹر (جیسے پلاسٹک اور کاغذ) ہوتے ہیں۔ متعلقہ الیکٹران مواد، مادے کا ایک ایسا طبقہ ہے جو ایک انسولیٹر سے دھات میں الیکٹرانک منتقلی سے گزرتا ہے۔ تاہم، یہ ٹرانزیشن درجہ حرارت کے ایک فنکشن کے طور پر کام کرتی ہے جس سے وہ آلات میں کم کارآمد ہوتے ہیں جیسے کہ الیکٹرانک سوئچ جو عام طور پر مستقل درجہ حرارت (عام طور پر کمرے کے درجہ حرارت) پر کام کرتے ہیں۔ مزید یہ کہ یہ منتقلی ایسے درجہ حرارت پر ہوتی ہے جو کمرے کے درجہ حرارت کے آپریشن کے لیے موزوں نہ ہو۔

آئی آئی ایس سی کے سائنسدانوں نے جاپان، ڈنمارک اور ریاستہائے متحدہ کے سائنسدانوں کے ساتھ مل کر ایک مصنوعی مواد ڈیزائن تجویز کیا ہے جو انہیں اس درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے کے قابل بناتا ہے جس پر منتقلی ہوتی ہے۔ سائنس دانوں کی ٹیموں، بشمول پروفیسر ناگا فانی اور ان کے ساتھیوں نے آئی آئی ایس سی  بنگلور میں سالڈ سٹیٹ اور سٹرکچرل کیمسٹری یونٹ میں، تین پرتوں کا ڈھانچہ تجویز کیا اور اس کا مظاہرہ کیا جو ایک 'ایکٹو' چینل پرت پر مشتمل ہے جو دھات سے انسولیٹر کی منتقلی سے گزرتی ہے۔ ایک چارج ریزروائر پرت جو الیکٹران کو فعال پرت میں 'ڈرپ' کر سکتی ہے اور اس درجہ حرارت کو کنٹرول کر سکتی ہے جس پر منتقلی ہوتی ہے، ایک چارج ریگولیٹ کرنے والی اسپیسر پرت جو فعال پرت اور ریزروائر پرت کے درمیان ہوتی ہے جو  ریزروائر پرت سے فعال پرت تک الیکٹران بہاؤ (یا ’ڈرپ‘) کو منظم کرتی ہے۔

ان مواد کی نینو میٹر موٹی جوہری طور پر ہموار تہوں کی تیاری اس کام کی کامیابی کے لیے اہم ہے۔ اس طرح کی پتلی تہوں کو ایک تکنیک کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے جسے پلسڈ لیزر ڈپوزیشن کہا جاتا ہے جو کہ ان تہوں کی تیاری پر اٹامک پرت کو کنٹرول کرنے کی اجازت دیتا ہے - درحقیقت یہ ایٹموں کے ساتھ سپرے پینٹنگ کے مترادف ہے۔ محققین نے ایک اٹامک فورس مائکروسکوپ (اے ایف ایم) کا استعمال کیا، جسے ڈی ایس ٹی-ایف آئی ایس ٹی پروگرام کے ذریعے مالی اعانت فراہم کی گئی، ان کی تہوں کے معیار کو درست کرنے کے لیے۔ مصنفین نے مواد کے اس مصنوعی اسٹیک کو تیار کرنے کے لیے صحیح حالات (جیسے درجہ حرارت، دباؤ، شرح نمو) تک پہنچنے کے لیے وسیع اے ایف ایم مطالعہ کیا۔

شکل 1:ڈی ایس ٹی ایف آئی ایس ٹی کے ذریعے فنڈ کردہ ایٹم فورس مائکروسکوپ ( سائفر- ای ایس) کا استعمال کرتے ہوئے جوہری طیاروں کے مراحل کی تصویر کشی

 

اشاعتیں: https://www.nature.com/articles/s41467-023-41816-3

نیچر کمیونیکیشنز کے جریدے میں شائع ہونے والی اس تحقیق کے لیے، سائنسدانوں نے وینڈیم (VO₂)کے عنصر کے آکسائیڈ کا استعمال کیا تاکہ یہ ظاہر کیا جا سکے کہ وی او  ₂(VO₂) (>10²¹ الیکٹران/سی ایم ³) کے ایک مکعب سینٹی میٹر سے زیادہ ایک ارب ٹریلین الیکٹران کو وی او  ₂(VO₂) پرت میں ٹپکایا جا سکتا ہے۔ عام طور پر، کسی بھی مواد میں زیادہ سے زیادہ الیکٹرانوں کا اضافہ 'ڈوپنگ' نامی ایک عمل کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے جہاں ایک 'ملاوٹ'(جسے ڈوپینٹ کہا جاتا ہے) اعلی اصلیت والے مواد میں شامل کیا جاتا ہے۔ تاہم، اس طرح کا عمل اعلیٰ پیورٹی کے کرسٹل میں ایٹموں کی باقاعدہ متواتر ترتیب کو بھی بدل دیتا ہے اور اس کی افادیت کو متاثر کرتا ہے۔ اس کام میں محققین نے جو جریدہ مصنوعی مواد کی پرت تجویز کی ہے وہ مواد کی خصوصیات کو تبدیل کرنے کے لیے 'ناجائز' شامل کرنے کی ضرورت کو ختم کرتی ہے۔ مزید، مصنفین نے ذخائر اور اسپیسر کی تہوں کے لیے بے ساختہ پرت کے ڈیزائن کی ترکیب اور نقل تیار کرنے کا ایک آسان طریقہ تیار کیا۔

یہ کام ان غیر ملکی مواد کی خصوصیات کے مطالعہ اور کنٹرول کو قابل بناتا ہے جو انسولیٹر اور کنڈکٹر دونوں ہو سکتے ہیں۔ مزید یہ کام یہ ظاہر کرتا ہے کہ الیکٹرانک ‘ٹریفک جام‘ جو ان مواد میں اصلیت پیدا کرنے والے رویے کا باعث بنتے ہیں، کافی ضدی ہیں اور متعلقہ الیکٹران مواد کے بارے میں ہماری سمجھ کو چیلنج کرتے ہیں۔ سائنس دان اس تحقیق کو دوسرے غیر ملکی مواد جیسے سپر کنڈکٹرز کے مطالعہ اور ترقی کے لیے توسیع دینے کے منتظر ہیں۔ وہ نئے آلات تیار کرنے کے امکان کو تلاش کرنے میں بھی دلچسپی رکھتے ہیں جو ان مصنوعی ڈھانچے میں 'فیز' ٹرانزیشن کو استعمال کرتے ہیں۔ اس کام میں محققین کی طرف سے تجویز کردہ فیز ٹرانزیشن کا مکمل طور پر الیکٹرانک کنٹرول کلاسیکل اور کوانٹم کمپیوٹنگ میں ممکنہ ایپلی کیشنز کے ساتھ انٹرفیس پر کوانٹم کریٹیکل پوائنٹس اور فیز ٹرانزیشن کے مطالعہ کو بھی قابل بنا سکتا ہے۔

۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔

ش ح۔  ش ت۔ن ا۔

U- 6162

(Release ID: 2015067) Visitor Counter : 75