محققین نے ایک نیا مواد تیار کیا ہے جو فضلات کی حرارت کو توانائی میں تبدیل کرنے میں انتہائی موثر ثابت ہو سکتا ہے۔ یہ مواد فیریکرسٹلز نامی ایک خاص قسم کے مِسفٹ لیرڈ کمپاؤنڈز میں مڑتی ہوئی تہوں کو متعارف کر کے تیار کیا گیا ہے۔ اس مواد کا تھرمویلیٹرک فگر آف میرٹ (جو کسی مواد کی تھرمویلیٹرک کارکردگی کی پیمائش ہے) دو سے زیادہ حاصل کیا گیا ہے، جو اسے شاندار حرارت کو روکنے والے کے طور پر کام کرنے کی صلاحیت دیتا ہے اور تھرمویلیٹرک توانائی کی تبدیلی کے لیے اہم اثرات مرتب کرتا ہے۔ اس عمل میں فضلات کی حرارت کو بجلی میں تبدیل کیا جاتا ہے، جو صنعتی عملوں جیسے کیمیائی، تھرمل، اسٹیل پلانٹس، پیٹرولیم ریفائنریز اور گاڑیوں کے کچرے سے حاصل کی جاتی ہے۔

دو جہتی (ٹو ڈی) سپر لیٹس مواد، جو دو یا زیادہ مختلف ساختوں کی متبادل تہوں پر مشتمل ہوتے ہیں، جو ایٹم کی سطح پر انجینئر کیے جاتے ہیں، ہر تہہ عام طور پر چند ایٹم موٹی ہوتی ہے۔ مختلف ٹو ڈی مواد کی متواتر تہوں کا بندوبست ایک نیا مواد پیدا کرتا ہے جس کی منفرد برقی خصوصیات ہوتی ہیں جو انفرادی تہوں میں موجود نہیں ہوتی ہیں۔

مِسفٹ لیئرڈ کمپاؤنڈز (ایم ایل سیز)، جو ٹو ڈی نیچرل سپر لیٹس کے مواد کی ایک دلچسپ مثال ہیں، کم از کم دو یا زیادہ خودمختار تہوں پر مشتمل ہوتے ہیں جن کے درمیان تہوں کے تکرار کے نمونوں میں فرق ہوتا ہے جس کی وجہ سے ایک سمت میں بے ترتیب (مِسفٹ) ہوتا ہے۔

اس بے ترتیبی کی وجہ سے تہوں کے درمیان کمزور بانڈنگ ہوتی ہے، لیکن فیریکرسٹلز کی ایک منفرد کلاس میں تہوں کے مڑنے (روٹیٹ ہونے) کی موجودگی حرارت کی منتقلی کو بہت حد تک روک دیتی ہے، جس سے کسی بھی مواد میں حرارت کی لہریں روکنا ممکن ہوتا ہے۔ فیریکرسٹلز کی یہ خصوصیت انہیں تھرمویلیٹرک توانائی کی تبدیلی کے لیے خاص طور پر دلچسپ بناتی ہے۔

تاہم، ان فیریکرسٹلز کو نانو اسٹرکچرز کی صورت میں ایک ٹھوس ریاست کے ماتریکس میں شامل کرنا ایک مشکل اور بڑا چیلنج ہے، لیکن اس سے تھرمویلیٹرک ٹیکنالوجی میں اہم پیشرفت ہو سکتی ہے اور موجودہ مواد کی ترکیب کی تکنیکوں کی حدود کو بڑھایا جاسکتا ہے۔

ایک حالیہ تحقیق میں پروفیسر کانیشک بسواس، ان کی پی ایچ ڈی طالبہ محترمہ ویشالی تانیجا اور جواہر لال نہرو سینٹر فار ایڈوانسڈ سائنسی ریسرچ (جے این سی اے ایس آر) بنگلور کے دوسرے محققین نے فیرکرسٹل لائنسیس کو سلیٹڈ نانو اسٹرکچرز کی صورت میں بلک ایس این ایس ای کے اندر ترکیب کیا ہے جس میں این- ٹائپ ہالائیڈ ڈوپنگ شامل کی گئی ہے۔ اس کے نتیجے میں ایس این ایس ای- ٹی اے ایس ای 2 فیرکرسٹل کو نانو اسٹرکچرز کی صورت میں ٹھوس ایس این ایس ای میٹرکس میں مستحکم کیا گیا ہے جو بہت زیادہ حرارت کو روکنے کے طور پر کام کرتا ہے۔ اس تحقیق میں تھرمویلیٹرک فگر آف میرٹ 2.3 حاصل کیا گیا ہے۔

یہ تحقیق ’’جرنل آف دی امریکن کیمیکل سوسائٹی‘‘ میں شائع ہوئی ہے اور  این – ٹائپ ایس این ایس ای پولی کرسٹلز کی کارکردگی حاصل کرنے کے لیے ایک نیا راستہ فراہم کرتی ہے۔ اس تحقیق کو تصدیق کرنے کے لیے ٹیم نے پروفیسر این. روی شنکر کے ساتھ آئی آئی ایس سی بنگلور سے ہائی ریزولوشن ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپی (ایس آر ٹی ای ایم) اور ہائی اینگل ایننیولر ڈارک فیلڈ اسکیننگ ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپی (ایچ اے اے ڈی ایف – ایس ٹی ای ایم)تجزیہ کیا جس میں یہ دکھایا گیا کہ ہر سات بلیئرز کے بعد ایس این ایس ای میں  ٹی اے ایس ای 2 تہیں موجود ہیں۔ مزید برآں، تحقیق میں دکھایا گیا کہ فیریکرسٹلز میں وسیع پیمانے پر روٹیشنل ڈس آرڈر موجود ہے جہاں ایس این ایس ای اور  ٹی اے ایس ای 2 سب لائٹیس ایک دوسرے کے ارد گرد مڑے ہوئے ہیں اور اسٹرکچر کے عمودی سمت میں تبدیل کیے گئے ہیں۔ اس تحقیق کے نتائج توانائی کی کارکردگی میں اہم بہتری کی راہ ہموار کر سکتے ہیں اور پائیداری میں اضافہ کر سکتے ہیں۔

ایک اسکی میٹک اور  ایچ اے اے ڈی ایف – ایس ٹی ای ایم تصویر جو فیرکرسٹائن انٹرگروتھز کو ظاہر کرتی ہے جو  ٹی اے اور  بی آر کوڈوپڈ  ایس این ایس ای میں انتہائی تھرمویلیٹرک کارکردگی کا نتیجہ ہیں۔

 

ویشالی تنیجا (بائیں) اور کانیشک بسواس (دائیں)، جے این سی اے ایس آر، بنگلور

******

ش ح ۔  م ع  ۔  م ت                                            

U - 3691

(Release ID: 2082482) Visitor Counter : 11