लेजर विकिरण के माध्यम से मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क (एमओएफ)-आधारित सुपरकैपेसिटर में नियंत्रित दोषों को प्रस्तुत करने की एक नई विधि वर्तमान ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियों के प्रदर्शन को बढ़ाने में सहायता कर सकती है।

हाल के वर्षों में, दोष पैदा करने के लिए कई तरीकों, जैसे थर्मल एनीलिंग, रासायनिक एक्सपोज़र, उच्च-ऊर्जा बॉल मिलिंग, ई-बीम, रासायनिक वाष्प जमाव की जांच की गई है। लेकिन, इन विधियों का उपयोग करके सामग्रियों में दोषों की सीमा को नियंत्रित नहीं किया जा सका। पारंपरिक तरीकों में दोषों को ठीक करने के लिए आवश्यक सटीकता का अभाव है।

प्राचीन एमओएफ (मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क) की गतिविधि को अन्य सामग्रियों में परिवर्तित किए बिना या इसका एक समग्र निर्माण किए बिना बढ़ाने के लिए, विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग के एक स्वायत्त संस्थान, इंस्टीट्यूट ऑफ नैनो साइंस एंड टेक्नोलॉजी (आईएनएसटी), मोहाली के वैज्ञानिकों ने दोषों और सरंध्रता को व्यवस्थित रूप से नियंत्रित करने के लिए लेजर शक्ति को सावधानीपूर्वक समायोजित किया। जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोड के सतह क्षेत्र और गतिविधि में उल्लेखनीय वृद्धि हुई।

लेज़र शक्तियों की सटीक ट्यूनिंग द्वारा, प्रोफेसर विवेक बागची और उनकी टीम ने इसकी क्रिस्टल संरचना को बदले बिना प्राचीन सीयूज़ेडएन-बीटीसी मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क में दोष और छिद्र को नियंत्रित किया।

इस तकनीक की नवीनता यह है कि मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क (एमओएफ) सामग्री की क्रिस्टलीयता अधिकतर संरक्षित रहती है; लेकिन, लेजर विकिरण सामग्री की गतिविधि को बढ़ाता है।

शोधकर्ताओं के अनुसार, लेजर विकिरण के संपर्क में आने पर, सीयूज़ेडएन-बीटीसी मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क में कुछ बंधन टूट सकते हैं, हालांकि, क्रिस्टल संरचना बरकरार रहती है क्योंकि यह आसपास के कई परमाणुओं से बंधी होती है। परिणामस्वरूप, मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क की त्रि-आयामी (3-डी) संरचना में छिद्र विकसित हो सकते हैं, जो संभावित रूप से कई नैनो आकार के मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क स्पेक को कैप्चर कर सकते हैं। ये छिद्र आयन प्रसार के लिए एक माइक्रोचैनल मार्ग प्रदान करते हैं। यह 3-डी छिद्रपूर्ण नेटवर्क न केवल स्थिरता बढ़ाता है बल्कि आयनों तक इसकी पहुंच भी बढ़ाता है। मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क नैनो-स्कूपलेट्स, उन्मूलन पर, समग्र सतह क्षेत्र को बढ़ाते हुए, सिस्टम में एकीकृत हो जाते हैं।

लेजर प्रक्रियाएँ पारंपरिक तरीकों की तुलना में तेज़ होती हैं, जिससे समय की बचत होती है, संश्लेषण के प्रत्येक चरण को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है और यह सुरक्षित, स्वच्छ और पर्यावरण के अनुकूल दृष्टिकोण है, आमतौर पर किसी रासायनिक विलायक या अतिरिक्त सामग्री की आवश्यकता नहीं होती है।

एसीएस मैटेरियल्स लेटर जर्नल में प्रकाशित यह तकनीक आगे के शोध के लिए एक अवसर प्रस्तुत करती है, विशेष रूप से यदि इसे विभिन्न अन्य मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क पर लागू किया जाता है। हालाँकि, मौजूदा प्रौद्योगिकियों की गतिविधि को बढ़ाने के लिए इस दृष्टिकोण का उपयोग करने से जहां मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, महत्वपूर्ण तकनीकी प्रगति हो सकती है।

प्रकाशन लिंक: https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.4c00206.

चित्र 1. विभिन्न लेजर शक्तियों पर सीयूज़ेडएन-बीटीसी मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क के उपचार का योजनाबद्ध चित्रण

 

चित्र 2. विभिन्न लेजर शक्तियों पर सीयूज़ेडएन-बीटीसी मेटल ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क की एफईएसईएम छवियां

 

चित्र 3. समतलीय उपकरण का चित्रमय प्रतिनिधित्व और घड़ी घड़ी और एलईडी रोशनी के संचालन के माध्यम से समतलीय उपकरण की व्यावहारिकता का प्रदर्शन

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