سائنس دانوں نے ٹوپولوجیکل اسپیس کی خاصیت کو تلاش کرنے کا ایک نیا طریقہ دریافت کیا ہے جسے کوانٹم مٹیریل میں ٹوپولوجیکل اِن ویرینٹ کہا جاتا ہے ، جو مسلسل بے ہیئتی یا تبدیلیوں کے تحت تبدیل نہیں ہوتا ہے ۔

ٹوپوولوجیکل (مقامیاتی)مواد اگلی نسل کی ٹیکنالوجی جیسے کوانٹم کمپیوٹنگ ، فالٹ-ٹالرینٹ الیکٹرانکس اورانرجی ایفیشینٹ نظام  میں سب سے آگے ہیں ۔ لیکن ان کی اجنبی خصوصیات کا پتہ لگانا ہمیشہ مشکل رہا ہے ۔ ٹوپولوجیکل اِن ویرینٹ کا مطلب یہ ہے کہ اگر آپ کاٹے یا گلوئنگ کے بغیر ایک شکل کو دوسری شکل میں تبدیل کر سکتے ہیں ، تو کوئی بھی ٹوپولوجیکل اِن ویرینٹ دونوں شکلوں کے لیے یکساں ہوگا ۔ ایک مقبول مشابہت، واڈا (یا ڈونٹ) اور کافی کپ ہے ۔ چونکہ واڈا اور کافی کپ دونوں میں ایک سوراخ ہوتا ہے ، اس لیے وہ ٹوپولوجیکل طور پر مساوی ہیں ۔ دوسری طرف ، واڈا اور اڈلی نہیں ہیں ، کیونکہ آپ مسلسل انہیں  ایک دوسرے میں تبدیل نہیں کرسکتے کیونکہ ان میں سوراخوں کی تعداد مختلف ہوتی ہے ۔ سوراخوں کی گنتی کا یہ خیال اجنبی مواد کی پوشیدہ خصوصیات کو سمجھنے کی کلید ہے ۔

ٹوپولوجیکل موصلیت(انسولیٹرس) اور سپر کنڈکٹر جیسے بعض مادوں میں عجیب و غریب چیزیں ہوتی ہیں ۔ الیکٹرانکس مختلف طریقے سے برتاؤ کرتے ہیں جو اس بات پر منحصر ہے کہ کوانٹم کی سطح پر مواد کی "شکل" کیسے ہے ۔ ان شکلوں کی تعریف ان کی ظاہری شکل سے نہیں بلکہ کسی گہری چیز سے ہوتی ہے-ٹوپولوجیکل غیر متغیرات (اِن ویرینٹ) ، جیسے گھومنے والے نمبر (1 ڈی سسٹم میں) اور چرن نمبر (2 ڈی سسٹم میں) ۔ یہ اعداد پوشیدہ کوڈوں کی طرح ہوتے ہیں جو اس بات کا تعین کرتے ہیں کہ ذرات کسی مادے کے ذریعے کیسے حرکت کرتے ہیں ۔

تصویر:1ٹوپولوجیکل مساوات کی نمائندگی

 

محکمہ سائنس و ٹیکنالوجی کے ایک خود مختار ادارے رمن ریسرچ انسٹی ٹیوٹ کی ایک ٹیم نے اسپیکٹرم فنکشن نامی پراپرٹی کا استعمال کرتے ہوئے اس پوشیدہ کوڈ کا پتہ لگانے کا ایک نیا طریقہ تلاش کیا ۔ یہ کوانٹم فنگر پرنٹ کی طرح کچھ ہے جو ظاہر کرتا ہے کہ مواد کے اندر توانائی اور ذرات کس طرح برتاؤ کرتے ہیں ۔ پروفیسر دیبیندو رائے اور پی ایچ ڈی محقق کرن بابا صاحب ایسٹیک نے مومنٹم-اسپیس اسپیکٹرل فنکشن (ایس پی ایس ایف) کا تجزیہ کرکے یہ کام انجام دیا ہے ۔

روایتی طور پر ، سائنس دانوں نے الیکٹران کے رویے کا مطالعہ کرنے کے لیے اے آر پی ای ایس (اینگل- ریزولیوڈ فوٹو ایمیشن اسپیکٹرواسکوپی) جیسی تکنیکوں کا استعمال کیا ۔ فزیکل ریویو بی میں شائع ہونے والی نئی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ وہی اسپیکٹرم فنکشن مواد کی پوشیدہ ٹوپولوجی کا سراغ رکھتا ہے جو کہ ڈھانچے کا براہ راست مشاہدہ کیے بغیر "دیکھنے" کا ایک انقلابی طریقہ  ہے۔

 

تصویر:2ونڈنگ نمبر اور چرن نمبر کی نمائندگی

کرن بابا صاحب ایسٹیک  جو آر آر آئی میں نظریاتی طبیعیات میں پی ایچ ڈی کے طالب علم اور مرکزی مصنف  ہیں، نے کہا کہ اسپیکٹرم فنکشن کو کئی سالوں سے ایک تجرباتی آلے کے طور پر استعمال کیا جاتا رہا ہے تاکہ جسمانی مقداروں(فزیکل کوانٹیٹیز) جیسے حالات (اسٹیٹس) کی کثافت اور اے آر پی ای ایس کے ذریعے کسی نظام میں الیکٹرانوں کے منتشر ہونے کے تعلق کی تحقیقات کی جا سکے ۔ اسے کسی الیکٹرانک نظام کے ٹوپولوجی یا ٹوپولوجیکل پہلوؤں کی تحقیقات کے آلے کے طور پر نہیں دیکھا گیا تھا ۔

انہوں نے مزید کہا کہ "ہم نے مختلف مثالوں کے ذریعے یہ ظاہر کیا ہے کہ اسپیکٹرم فنکشن میں نظام کی ٹوپولوجی کے بارے میں اشارے بھی ہوتے ہیں"۔

یہ مطالعہ ممکنہ طور پر ٹوپولوجیکل مواد کو تلاش کرنے اور درجہ بندی کرنے کے لیے ایک عالمگیر ٹول پیش کرتا ہے ، جو کنڈینسڈ میٹر فزکس میں نئی دریافتوں کی راہ ہموار کر سکتا ہے جو کوانٹم کمپیوٹرز ، اگلی نسل کے الیکٹرانکس کے لیے مفید ہو سکتا ہے  اور توانائی کی  حسن کارکردگی (انرجی ایفیشینسی)کو آسان بنا سکتا ہے ۔

********

ش ح۔م م۔ ج ا

U-1107

(Release ID: 2131394)