گرافین: سب کچھ کنٹرول میں: ریسرچ ٹیم کوانٹم میٹریل کے لیے کنٹرول میکانزم کا مظاہرہ کرتی ہے

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

ہوم پیج (-) > پریس > گرافین: سب کچھ کنٹرول میں: ریسرچ ٹیم کوانٹم مواد کے لیے کنٹرول میکانزم کا مظاہرہ کرتی ہے۔

Bielefeld یونیورسٹی کے پروفیسر ڈاکٹر دمتری ٹرچینووچ مطالعہ کی دو لیڈز میں سے ایک ہیں۔ وہ اس بات کی تحقیقات کرتا ہے کہ مستقبل میں الیکٹریکل انجینئرنگ کی ایپلی کیشنز میں گرافین کو کس طرح استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تصویر: Bielefeld University/ M.-D. مولر کریڈٹ تصویر: بیلفیلڈ یونیورسٹی/ایم-ڈی۔ مولر

خلاصہ:
جتنی جلدی ممکن ہو ڈیٹا کی بڑی مقدار کو کیسے منتقل یا پروسیس کیا جا سکتا ہے؟ اس کی ایک کلید گرافین ہو سکتی ہے۔ انتہائی پتلا مواد صرف ایک جوہری تہہ موٹی ہے، اور اس میں موجود الیکٹران کوانٹم اثرات کی وجہ سے بہت خاص خصوصیات رکھتے ہیں۔ لہذا یہ اعلی کارکردگی والے الیکٹرانک اجزاء میں استعمال کے لیے بہت موزوں ہو سکتا ہے۔ تاہم، اس وقت تک، گرافین کی مخصوص خصوصیات کو مناسب طریقے سے کنٹرول کرنے کے بارے میں علم کی کمی رہی ہے۔ جرمنی اور سپین کے دیگر تحقیقی اداروں کے محققین کے ساتھ Bielefeld اور برلن کے سائنسدانوں کی ایک ٹیم کا ایک نیا مطالعہ، اس میں تبدیلی لا رہا ہے۔ ٹیم کے نتائج سائنس ایڈوانسز جریدے میں شائع ہوئے ہیں۔

گرافین: سب کچھ کنٹرول میں: ریسرچ ٹیم کوانٹم مواد کے لیے کنٹرول میکانزم کا مظاہرہ کرتی ہے۔

Bielefeld، جرمنی | 9 اپریل 2021 کو پوسٹ کیا گیا۔

کاربن ایٹموں پر مشتمل، گرافین صرف ایک ایٹم موٹا مادہ ہے جہاں ایٹموں کو ہیکساگونل جالی میں ترتیب دیا جاتا ہے۔ ایٹموں کی یہ ترتیب وہی ہے جس کے نتیجے میں گرافین کی منفرد خاصیت ہوتی ہے: اس مادّے میں الیکٹران اس طرح حرکت کرتے ہیں جیسے ان کے پاس کمیت نہیں ہے۔ الیکٹرانوں کا یہ "بڑے پیمانے پر" رویہ گرافین میں بہت زیادہ برقی چالکتا کا باعث بنتا ہے اور اہم بات یہ ہے کہ یہ خاصیت کمرے کے درجہ حرارت پر اور محیطی حالات میں برقرار رہتی ہے۔ گرافین اس لیے جدید الیکٹرانکس ایپلی کیشنز کے لیے ممکنہ طور پر بہت دلچسپ ہے۔

حال ہی میں یہ دریافت کیا گیا تھا کہ اس کے الیکٹرانوں کی اعلیٰ الیکٹرانک چالکتا اور "بڑے پیمانے پر" رویہ گرافین کو برقی رو کے تعدد اجزاء کو تبدیل کرنے کی اجازت دیتا ہے جو اس سے گزرتے ہیں۔ یہ پراپرٹی اس بات پر بہت زیادہ منحصر ہے کہ یہ کرنٹ کتنا مضبوط ہے۔ جدید الیکٹرانکس میں، اس طرح کی نان لائنیرٹی الیکٹریکل سگنلز کے سوئچنگ اور پروسیسنگ کے لیے سب سے بنیادی افعال میں سے ایک پر مشتمل ہے۔ جو چیز گرافین کو منفرد بناتی ہے وہ یہ ہے کہ اس کی نان لائنیرٹی تمام الیکٹرانک مواد میں سب سے مضبوط ہے۔ مزید یہ کہ، یہ غیر معمولی طور پر اعلیٰ الیکٹرانک فریکوئنسیوں کے لیے بہت اچھی طرح سے کام کرتا ہے، جو تکنیکی طور پر اہم ٹیرا ہرٹز (THz) رینج تک پھیلا ہوا ہے جہاں زیادہ تر روایتی الیکٹرانک مواد ناکام ہو جاتا ہے۔

ان کے نئے مطالعہ میں، جرمنی اور اسپین کے محققین کی ٹیم نے یہ ظاہر کیا کہ گرافین کی غیر خطوطیت کو مواد پر نسبتا معمولی برقی وولٹیجز کو لاگو کرکے بہت مؤثر طریقے سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے. اس کے لیے، محققین نے ٹرانزسٹر سے مشابہ ایک ڈیوائس تیار کی، جہاں برقی رابطوں کے ایک سیٹ کے ذریعے گرافین پر کنٹرول وولٹیج لگایا جا سکتا تھا۔ اس کے بعد، آلٹرا ہائی فریکوئنسی THz سگنلز ڈیوائس کا استعمال کرتے ہوئے منتقل کیے گئے: ان سگنلز کی ٹرانسمیشن اور اس کے نتیجے میں ہونے والی تبدیلی کا پھر لاگو وولٹیج کے سلسلے میں تجزیہ کیا گیا۔ محققین نے پایا کہ گرافین ایک مخصوص وولٹیج پر تقریباً بالکل شفاف ہو جاتا ہے - اس کا عام طور پر مضبوط غیر خطی ردعمل تقریباً ختم ہو جاتا ہے۔ اس اہم قدر سے وولٹیج کو قدرے بڑھا یا کم کر کے، گرافین کو ایک مضبوط نان لائنر مواد میں تبدیل کیا جا سکتا ہے، جس سے منتقلی اور بھیجے جانے والے THz الیکٹرانک سگنلز کی طاقت اور فریکوئنسی کے اجزاء میں نمایاں تبدیلی آتی ہے۔

"یہ الیکٹریکل سگنل پروسیسنگ اور سگنل ماڈیولیشن ایپلی کیشنز میں گرافین کے نفاذ کی طرف ایک اہم قدم ہے،" پروفیسر دیمتری ٹورچینووچ کہتے ہیں، جو بیلفیلڈ یونیورسٹی کے ماہر طبیعیات اور اس تحقیق کے سربراہ ہیں۔ "پہلے ہم نے پہلے ہی یہ ظاہر کیا تھا کہ گرافین اب تک کا سب سے زیادہ نان لائنر فنکشنل مواد ہے جس کے بارے میں ہم جانتے ہیں۔ ہم نان لائنیرٹی کے پیچھے کی فزکس کو بھی سمجھتے ہیں، جسے اب گرافین میں الٹرا فاسٹ الیکٹران ٹرانسپورٹ کی تھرموڈینامک تصویر کہا جاتا ہے۔ لیکن اب تک ہم یہ نہیں جانتے تھے کہ کیسے اس نان لائنیرٹی کو کنٹرول کرنے کے لیے، جو روزمرہ کی ٹیکنالوجیز میں گرافین کے استعمال کے حوالے سے گمشدہ کڑی تھی۔"

"گرافین پر کنٹرول وولٹیج کا اطلاق کرنے سے، ہم مواد میں الیکٹرانوں کی تعداد کو تبدیل کرنے میں کامیاب ہوئے جو اس پر برقی سگنل لگنے پر آزادانہ طور پر حرکت کر سکتے ہیں،" پروفیسر ڈاکٹر ٹورچینووچ کے ایک رکن ڈاکٹر حسن اے حفیظ بتاتے ہیں۔ Bielefeld میں لیب، اور مطالعہ کے سرکردہ مصنفین میں سے ایک۔ "ایک طرف، برقی میدان کے جواب میں جتنے زیادہ الیکٹران حرکت کر سکتے ہیں، کرنٹ اتنے ہی مضبوط ہوں گے، جس سے نان لائنیرٹی میں اضافہ ہو گا۔ لیکن دوسری طرف، جتنے زیادہ مفت الیکٹران دستیاب ہوں گے، ان کے درمیان تعامل اتنا ہی مضبوط ہوگا، اور یہ نان لائنیرٹی کو دبا دیتا ہے۔ یہاں ہم نے ثابت کیا - تجرباتی اور نظریاتی طور پر - کہ صرف چند وولٹ کے نسبتاً کمزور بیرونی وولٹیج کو لاگو کرنے سے، گرافین میں مضبوط ترین THz nonlin-earity کے لیے بہترین حالات پیدا کیے جا سکتے ہیں۔"

انسٹی ٹیوٹ آف آپٹیکل سے پروفیسر ڈاکٹر مائیکل گینش کہتے ہیں، "اس کام کے ساتھ، ہم ٹی ایچ زیڈ فریکوئنسی کنورٹرز، مکسرز، اور ماڈیولٹرز جیسے آلات میں گرافین کو ایک انتہائی موثر نان لائنر فنکشنل کوانٹم میٹریل کے طور پر استعمال کرنے کے راستے پر ایک اہم سنگ میل پر پہنچ گئے ہیں۔" جرمن ایرو اسپیس سینٹر (DLR) کے سینسر سسٹمز اور برلن کی ٹیکنیکل یونیورسٹی، جو اس تحقیق کے دوسرے سربراہ ہیں۔ "یہ انتہائی متعلقہ ہے کیونکہ گرافین موجودہ الیکٹرونک الٹرا ہائی فریکوئنسی سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی جیسے CMOS یا Bi-CMOS کے ساتھ بالکل مطابقت رکھتا ہے۔ اس لیے اب ہائبرڈ ڈیوائسز کا تصور کرنا ممکن ہے جس میں موجودہ سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے کم فریکوئنسی پر ابتدائی برقی سگنل پیدا کیا جاتا ہے۔ لیکن اس کے بعد بہت مؤثر طریقے سے گرافین میں بہت زیادہ ٹی ایچ زیڈ فریکوئنسیوں میں تبدیل کیا جا سکتا ہے، یہ سب مکمل طور پر قابل کنٹرول اور قابل قیاس انداز میں۔"

# # # # # # #

Bielefeld یونیورسٹی، DLR کے انسٹی ٹیوٹ آف آپٹیکل سینسر سسٹمز، برلن کی تکنیکی یونیورسٹی، Helmholtz Center Dresden-Rossendorf، اور جرمنی میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ برائے پولیمر ریسرچ کے ساتھ ساتھ کاتالان انسٹی ٹیوٹ آف نینو سائنس اور نینو ٹیکنالوجی (ICN2) اور سپین میں انسٹی ٹیوٹ آف فوٹوونک سائنسز (ICFO) نے اس تحقیق میں حصہ لیا۔

####

مزید معلومات کے لئے، براہ مہربانی کلک کریں یہاں

رابطے:
پروفیسر ڈاکٹر دمتری ٹورچینووچ، بیلفیلڈ یونیورسٹی
49 521-106 5468

@uniaktuell

کاپی رائٹ © Bielefeld یونیورسٹی

اگر آپ کے پاس کوئی تبصرہ ہے، تو براہ مہربانی رابطہ کریں ہم سے.

خبروں کی ریلیز جاری کرنے والے، نہ کہ 7th Wave, Inc. یا Nanotechnology Now، مواد کی درستگی کے لیے مکمل طور پر ذمہ دار ہیں۔

بک مارک: