میکانی قوتوں کے زیر کنٹرول واحد مالیکیولز کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا ایک منفرد ٹرانزسٹر کوانٹم انفارمیشن پروسیسنگ، الٹرا کمپیکٹ الیکٹرانکس اور سینسنگ ایپلی کیشنز جیسے شعبوں میں ترقی کی راہ ہموار کر سکتا ہے۔

الیکٹرانکس میں ایک پیش رفت میں، ایس این بوس قومی مرکز برائے بنیادی سائنس کے ایک خود مختار ادارے کے سائنسدانوں نے ایک منفرد ٹرانزسٹر تیار کیا ہے، جو روایتی برقی سگنلز کے بجائے میکانی قوتوں کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

پیزو الیکٹرک اسٹیک کا استعمال کرتے ہوئے، محققین احتیاط سے ایک میکروسکوپک دھاتی تار کو توڑتے ہیں تاکہ فیروسین جیسے ایک مالیکیول کے لیے عین مطابق سائز کا ذیلی نینو میٹر خلا پیدا کیا جا سکے۔ تکنیک کو میکانکی طور پر قابل کنٹرول بریک جنکشن (ایم سی بی جے) کے نام سے جانا جاتا ہے۔ یہ مالیکیول، دو سائیکلو پینٹا ڈینائل (سی پی )کے حلقوں کے درمیان سینڈویچ والے لوہے کے ایٹم سے بنا ہوا ہے (شکل 1 دیکھیں، مالیکیول کا اسکیمیٹک)، میکانکی طور پر ہیرا پھیری کرنے پر تبدیل شدہ برقی رویے کو ظاہر کرتا ہے، جو مالیکیولر سطح پر الیکٹران کی نقل و حمل کو کنٹرول کرنے میں مکینیکل گیٹنگ کی صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے۔

تجربات اور حسابات کے ذریعے ڈاکٹر اتیندرا ناتھ پال اور بسواجیت پابی نے اپنی ٹیم کے ساتھ مل کر یہ دریافت کیا کہ سلور الیکٹروڈ کے درمیان فیروسین مالیکیولز کی سمت بندی ٹرانزسٹر کی کارکردگی¹ کو نمایاں طور پر متاثر کرتی ہے۔ مالیکیولر واقفیت پر منحصر ہے، ڈیوائس ٹرانزسٹر ڈیزائن میں مالیکیولر جیومیٹری کی اہمیت کو اجاگر کرتے ہوئے، جنکشن کے ذریعے برقی چالکتا کو بڑھا یا کم کر سکتی ہے۔

مزید تحقیق میں کمرے کے درجہ حرارت² پر فیروسین کے ساتھ سونے کے الیکٹروڈ کی کھوج کی گئی۔ اس امتزاج کے نتیجے میں حیرت انگیز طور پر کم مزاحمت ہوئی، مزاحمت کی مقدار (تقریباً 12.9 kΩ) سے تقریباً پانچ گنا، لیکن سالماتی جنکشن (تقریباً 1 MΩ) کی مخصوص مزاحمت سے نمایاں طور پر کم۔ اس سے کم طاقت والے مالیکیولر ڈیوائسز بنانے کے امکان کا پتہ چلتا ہے۔ یہ آلات کم طاقت والے مالیکیولر ڈیوائسز، کوانٹم انفارمیشن پروسیسنگ اور سینسنگ ایپلی کیشنز جیسے شعبوں میں ترقی کی راہ ہموار کرسکتے ہیں۔

حوالہ جات:

Biswajit Pabi, Jakub Sebesta, Richard Korytár, Oren Tal*, Atindra Nath Pal*. ‘Structural regulation of mechanical gating in molecular junctions’. Nano Lett. , 23 (9), 3775–3780 (2023).

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c00043

Biswajit Pabi, Štepán Marek, Adwitiya Pal, Puja Kumari, Soumya Jyoti Ray, Arunabha Thakur, Richard Korytár, Atindra Nath Pal*. ‘Resonant transport in a highly conducting single molecular junction via metal-metal covalent bond’. Nanoscale, 15 (31), 12995-13008 (2023).

https://doi.org/10.1039/D3NR02585C

تصویر 1: فیروسین کا سالماتی ڈھانچہ اور بریک جنکشن کا اسکیمیٹک سیٹ اپ

تصویر 2: فیروسین مالیکیول کا مکینیکل گیٹ رسپانس دو سلور الیکٹروڈ کے درمیان جڑا ہوا ہے۔

**********

 (ش ح –ا ب ن۔ م ف)

U.No:10461