বিজ্ঞানীরা এক-মাত্রিক গ্যাস গঠনের জন্য ক্রিপ্টন পরমাণুকে ফাঁদে ফেলে

প্লেটো দ্বারা প্রকাশিত

অনুসরণকারী: 0

বিজ্ঞানীরা এক-মাত্রিক গ্যাস গঠনের জন্য ক্রিপ্টন পরমাণুকে ফাঁদে ফেলে

নটিংহাম নিউজের জন্য স্টাফ রাইটার্স দ্বারা

নটিংহাম ইউকে (SPX) 24 জানুয়ারী, 2024

প্রথমবারের মতো, বিজ্ঞানীরা সফলভাবে ক্রিপ্টন (Kr), একটি নোবেল গ্যাসের পরমাণুকে একটি কার্বন ন্যানোটিউবের ভিতরে আটকে একটি এক-মাত্রিক গ্যাস তৈরি করেছেন।

ইউনিভার্সিটি অফ নটিংহ্যাম স্কুল অফ কেমিস্ট্রির বিজ্ঞানীরা উন্নত ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (টিইএম) পদ্ধতি ব্যবহার করে সেই মুহূর্তটি ক্যাপচার করেছেন যখন Kr পরমাণুগুলি এক এক করে, একটি "ন্যানো টেস্ট টিউব" পাত্রের মধ্যে প্রস্থের চেয়ে অর্ধ মিলিয়ন গুণ ছোট ব্যাস সহ একত্রিত হয়েছিল। একটি মানুষের চুলের। গবেষণাটি আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটির জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।

পরমাণুর আচরণ বিজ্ঞানীদের দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছে যখন থেকে এটি অনুমান করা হয়েছিল যে তারা মহাবিশ্বের মৌলিক একক। পরমাণুর গতিবিধি তাপমাত্রা, চাপ, তরল প্রবাহ এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ার মতো মৌলিক ঘটনাগুলির উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। ঐতিহ্যগত স্পেকট্রোস্কোপি পদ্ধতিগুলি পরমাণুর বড় গোষ্ঠীর গতিবিধি বিশ্লেষণ করতে পারে এবং তারপরে পারমাণবিক স্কেলে ঘটনা ব্যাখ্যা করতে গড় ডেটা ব্যবহার করতে পারে। যাইহোক, এই পদ্ধতিগুলি নির্দিষ্ট সময়ে নির্দিষ্ট সময়ে পৃথক পরমাণুগুলি কী করছে তা দেখায় না।

পরমাণুর ইমেজ করার সময় গবেষকরা যে চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হন তা হল যে তারা খুব ছোট, 0.1 - 0.4 ন্যানোমিটার পর্যন্ত, এবং তারা শব্দের গতির স্কেলে প্রায় 400 মি/সেকেন্ড গ্যাস পর্যায়ে খুব উচ্চ গতিতে চলতে পারে। এটি অ্যাকশনে পরমাণুর সরাসরি ইমেজিংকে খুব কঠিন করে তোলে এবং রিয়েল-টাইমে পরমাণুর ক্রমাগত ভিজ্যুয়াল উপস্থাপনা তৈরি করা সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈজ্ঞানিক চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি।

নটিংহাম বিশ্ববিদ্যালয়ের স্কুল অফ কেমিস্ট্রি প্রফেসর আন্দ্রেই খলোবিস্টভ বলেছেন: "কার্বন ন্যানোটিউব আমাদেরকে পরমাণুকে আটকাতে এবং সঠিকভাবে অবস্থান করতে এবং বাস্তব সময়ে একক-পরমাণু স্তরে অধ্যয়ন করতে সক্ষম করে। উদাহরণস্বরূপ, আমরা এই গবেষণায় নোবেল গ্যাস ক্রিপ্টন (Kr) পরমাণুকে সফলভাবে আটকে দিয়েছি। যেহেতু Kr-এর পারমাণবিক সংখ্যা বেশি, তাই হালকা উপাদানগুলির তুলনায় এটি একটি TEM-এ পর্যবেক্ষণ করা সহজ। এটি আমাদের চলমান বিন্দু হিসাবে Kr পরমাণুর অবস্থান ট্র্যাক করার অনুমতি দেয়।"

প্রফেসর উটে কায়সার, ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি অফ ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্স গ্রুপের প্রাক্তন প্রধান, উলম বিশ্ববিদ্যালয়ের সিনিয়র অধ্যাপক যোগ করেছেন: "আমরা আমাদের অত্যাধুনিক SALVE TEM ব্যবহার করেছি, যা প্রক্রিয়াটি পর্যবেক্ষণ করতে বর্ণ ও গোলাকার বিকৃতি সংশোধন করে। ক্রিপ্টন পরমাণু একত্রে মিলিত হয়ে Kr2 জোড়া তৈরি করে। এই জোড়াগুলি ভ্যান ডার ওয়ালস মিথস্ক্রিয়া দ্বারা একত্রিত হয়, যা অণু এবং পরমাণুর বিশ্বকে নিয়ন্ত্রণ করে এমন একটি রহস্যময় শক্তি। এটি একটি উত্তেজনাপূর্ণ উদ্ভাবন, কারণ এটি আমাদের বাস্তব মহাকাশে দুটি পরমাণুর মধ্যে ভ্যান ডার ওয়ালস দূরত্ব দেখতে দেয়। এটি রসায়ন এবং পদার্থবিজ্ঞানের ক্ষেত্রে একটি উল্লেখযোগ্য উন্নয়ন যা আমাদেরকে পরমাণু এবং অণুর কাজগুলি আরও ভালভাবে বুঝতে সাহায্য করতে পারে।"

গবেষকরা ন্যানো টেস্ট টিউবে পৃথক Kr পরমাণু পরিবহনের জন্য 60টি কার্বন পরমাণু সমন্বিত ফুটবল-আকৃতির অণু বাকমিনস্টার ফুলেরিন ব্যবহার করেছেন। নেস্টেড কার্বন ন্যানোটিউব তৈরি করতে বাকমিনস্টারফুলারিন অণুর সমন্বয় পরীক্ষাগুলির নির্ভুলতা উন্নত করতে সাহায্য করেছে। ইয়ান কার্ডিলো-জ্যালো, নটিংহাম বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন পিএইচডি ছাত্র, যিনি এই উপকরণগুলির প্রস্তুতি এবং বিশ্লেষণের জন্য দায়ী ছিলেন, বলেছেন: "কার্বনের খাঁচায় ফিউজ করে ক্রিপ্টন পরমাণু ফুলেরিন গহ্বর থেকে মুক্তি পেতে পারে। এটি 1200oC তাপমাত্রায় গরম করে বা একটি ইলেক্ট্রন রশ্মি দিয়ে বিকিরণ করে অর্জন করা যেতে পারে। Kr পরমাণুর মধ্যে আন্তঃপরমাণু বন্ধন এবং তাদের গতিশীল গ্যাসের মতো আচরণ উভয়ই একটি একক TEM পরীক্ষায় অধ্যয়ন করা যেতে পারে।"

গোষ্ঠীটি সরাসরি Kr পরমাণুগুলিকে ফুলেরিন খাঁচা থেকে বেরিয়ে আসা এক-মাত্রিক গ্যাস গঠন করতে সক্ষম হয়েছে। একবার তাদের বাহক অণু থেকে মুক্ত হয়ে গেলে, Kr পরমাণুগুলি অত্যন্ত সংকীর্ণ স্থানের কারণে ন্যানোটিউব চ্যানেল বরাবর শুধুমাত্র একটি মাত্রায় চলতে পারে। সীমাবদ্ধ Kr পরমাণুর সারির পরমাণুগুলি একে অপরকে অতিক্রম করতে পারে না এবং যানজটে যানবাহনের মতো ধীর গতিতে বাধ্য হয়। দলটি গুরুত্বপূর্ণ পর্যায়টি ক্যাপচার করে যখন বিচ্ছিন্ন Kr পরমাণুগুলি 1D গ্যাসে রূপান্তরিত হয়, যার ফলে একক-পরমাণুর বৈসাদৃশ্য TEM-এ অদৃশ্য হয়ে যায়। তবুও, TEM (STEM) ইমেজিং এবং ইলেক্ট্রন এনার্জি লস স্পেকট্রোস্কোপি (EELS) স্ক্যান করার পরিপূরক কৌশলগুলি তাদের রাসায়নিক স্বাক্ষরের ম্যাপিংয়ের মাধ্যমে প্রতিটি ন্যানোটিউবের মধ্যে পরমাণুর গতিবিধি ট্রেস করতে সক্ষম হয়েছিল।

প্রফেসর কোয়েন্টিন রামাসে, সুপারস্টেমের পরিচালক, একটি EPSRC জাতীয় গবেষণা সুবিধা, বলেছেন: 'পরমাণুর আকারের চেয়ে অনেক ছোট ব্যাসের ইলেক্ট্রন রশ্মিকে ফোকাস করে, আমরা ন্যানো টেস্ট টিউব জুড়ে স্ক্যান করতে সক্ষম হয়েছি এবং ভিতরে সীমাবদ্ধ পৃথক পরমাণুর স্পেকট্রা রেকর্ড করতে সক্ষম হয়েছি। , এমনকি যদি এই পরমাণু চলন্ত হয়. এটি আমাদের এক-মাত্রিক গ্যাসের একটি বর্ণালী মানচিত্র দেয়, এটি নিশ্চিত করে যে পরমাণুগুলি স্থানান্তরিত হয়েছে এবং সমস্ত উপলব্ধ স্থান পূরণ করে, যেমন একটি সাধারণ গ্যাস করবে।'

নটিংহাম বিশ্ববিদ্যালয়ের ন্যানোস্কেল অ্যান্ড মাইক্রোস্কেল রিসার্চ সেন্টারের (এনএমআরসি) পরিচালক প্রফেসর পল ব্রাউন বলেছেন: 'যতদূর আমরা জানি, এই প্রথমবারের মতো নোবেল গ্যাসের পরমাণুর চেইন সরাসরি চিত্রিত করা হয়েছে, যা তৈরি করেছে একটি কঠিন পদার্থে একটি এক-মাত্রিক গ্যাস। এই ধরনের দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত পারমাণবিক সিস্টেমগুলি অত্যন্ত অস্বাভাবিক তাপ পরিবাহিতা এবং প্রসারণ বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করতে পারে। ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি রিয়েল-টাইম এবং সরাসরি স্থানের পরমাণুর গতিশীলতা বোঝার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে।'

দলটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে তাপমাত্রা-নিয়ন্ত্রিত ফেজ ট্রানজিশন এবং এক-মাত্রিক সিস্টেমে রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি ব্যবহার করার পরিকল্পনা করেছে, যাতে পদার্থের এই ধরনের অস্বাভাবিক অবস্থার গোপনীয়তা আনলক করা যায়।

গবেষণা প্রতিবেদন:ক্রিপ্টন ডাইমার এবং চেইনের পারমাণবিক-স্কেল সময়-সমাধান ইমেজিং এবং এক-মাত্রিক গ্যাসে রূপান্তর

সম্পর্কিত লিংক

নটিংহ্যাম বিশ্ববিদ্যালয়

মহাকাশ প্রযুক্তি সংবাদ - অ্যাপ্লিকেশন এবং গবেষণা