جب اسٹیل، ایلومینیم اور دیگر وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والی دھاتیں یا مرکبات صنعتی عمل جیسے مشینی، رولنگ اور فورجنگ سے گزرتے ہیں، تو ان کے نانوسکل ڈھانچے میں ڈرامائی تبدیلیاں آتی ہیں۔ انتہائی تیز رفتار پیداواری عمل ان تبدیلیوں کا تجزیہ کرنا مشکل بنا دیتے ہیں جس کی وجہ سے وہ سراسر رفتار اور چھوٹے پیمانے پر رونما ہوتی ہیں، لیکن امریکہ میں میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی (MIT) کے محققین اب بالکل ایسا کرنے میں کامیاب ہو گئے ہیں، جس کی وجہ سے ان تبدیلیوں کا جائزہ لینا مشکل ہو گیا ہے۔ ایسا ہوتا ہے جب نانوسکل پر انتہائی خرابی کے تحت دھات میں کرسٹل دانے بنتے ہیں۔ ان کا کام دھاتی ڈھانچے کو بہتر خصوصیات کے ساتھ تیار کرنے میں مدد کرسکتا ہے، جیسے سختی اور سختی۔
عام طور پر، یہ کرسٹل دانے جتنے چھوٹے ہوں گے، دھات اتنی ہی سخت اور مضبوط ہوگی۔ دھاتوں کے ماہرین اکثر دھاتوں کو دباؤ میں رکھ کر اناج کے سائز کو سکڑنے کی کوشش کرتے ہیں۔ ایسا کرنے کے لیے وہ جو اہم تکنیک استعمال کرتے ہیں ان میں سے ایک ری ریسٹالائزیشن ہے، جس میں دھات کو زیادہ تناؤ پر خراب کیا جاتا ہے اور باریک کرسٹل بنانے کے لیے گرم کیا جاتا ہے۔ انتہائی صورتوں میں، یہ عمل نانوسکل کے طول و عرض کے ساتھ اناج پیدا کر سکتا ہے۔
"صرف تجربہ گاہ کا تجسس نہیں"
کرسٹوفر شو کی قیادت میں ایم آئی ٹی ٹیم نے اب تعین کیا ہے کہ یہ تیز رفتار، چھوٹے پیمانے پر عمل کیسے ہوتا ہے۔ انہوں نے لیزر کا استعمال کرتے ہوئے تانبے کی دھات کے مائکرو پارٹیکلز کو کسی دھات پر سپرسونک رفتار سے لانچ کیا اور یہ مشاہدہ کیا کہ جب ذرات اس پر ٹکرا گئے تو کیا ہوا۔ Schuh بتاتے ہیں کہ اس طرح کی تیز رفتاری "صرف تجربہ گاہ کا تجسس نہیں ہے"، صنعتی عمل جیسے کہ تیز رفتار مشینی؛ دھاتی پاؤڈر کی اعلی توانائی کی گھسائی کرنے والی؛ اور کوٹنگ کا طریقہ جس کو کولڈ سپرے کہا جاتا ہے سب ایک جیسی شرحوں پر ہوتا ہے۔
"ہم نے یہ سمجھنے کی کوشش کی ہے کہ ان انتہائی انتہائی شرحوں کے تحت دوبارہ تشکیل دینے کے عمل کو،" وہ بتاتے ہیں۔ "چونکہ قیمتیں بہت زیادہ ہیں، اس سے پہلے کوئی بھی واقعی وہاں کھودنے اور اس عمل کو منظم طریقے سے دیکھنے کے قابل نہیں رہا۔"
اپنے تجربات میں، محققین نے اثرات کی رفتار اور طاقت کو مختلف کیا اور پھر جدید نانوسکل مائکروسکوپی طریقوں جیسے الیکٹران بیک سکیٹر ڈفریکشن اور سکیننگ ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے متاثرہ سائٹس کا مطالعہ کیا۔ اس نقطہ نظر نے انہیں بڑھتے ہوئے تناؤ کی سطح کے اثرات کا تجزیہ کرنے کی اجازت دی۔
انہوں نے محسوس کیا کہ اثرات ڈرامائی طور پر دھات کی ساخت کو بہتر بناتے ہیں، جس سے صرف نینو میٹر کے فاصلے پر کرسٹل کے دانے بنتے ہیں۔ انہوں نے ایک دوبارہ تشکیل دینے کے عمل کا بھی مشاہدہ کیا جس میں "نانوٹوئننگ" کے ذریعے مدد کی گئی تھی - دھاتوں میں جڑواں ہونا کہلانے والے ایک معروف رجحان کی ایک تبدیلی، جس میں کرسٹل کے ڈھانچے کا کچھ حصہ اس کے رخ کو پلٹنے پر ایک خاص قسم کی خرابی پیدا ہوتی ہے۔
Schuh اور ساتھیوں نے مشاہدہ کیا کہ اثرات کی شرح جتنی زیادہ ہوگی، اتنی ہی زیادہ کثرت سے نینو جیتنے کا عمل ہوا۔ ان کا کہنا ہے کہ یہ ہمیشہ چھوٹے دانے کی طرف لے جاتا ہے کیونکہ نانوسکل "جڑواں" نئے کرسٹل دانوں میں ٹوٹ جاتے ہیں۔ اس عمل سے دھات کی طاقت میں تقریباً 10 کے عنصر کا اضافہ ہو سکتا ہے، جسے Schuh نے غیر نہ ہونے کے برابر قرار دیا ہے۔
ایک بہتر میکانکی تفہیم
Schuh ٹیم کے نتیجے کو ایک معروف اثر کی توسیع کے طور پر بیان کرتا ہے جسے سختی کہا جاتا ہے جو عام دھات کی جعل سازی میں ہتھوڑے کے بلو سے آتا ہے۔ "ہمارا اثر ایک قسم کا ہائپر فورجنگ قسم کا رجحان ہے،" وہ کہتے ہیں۔ اگرچہ نتیجہ اس تناظر میں معنی رکھتا ہے، Schuh بتاتا ہے طبیعیات کی دنیا کہ یہ دھات کے ڈھانچے کی تشکیل کے بارے میں ایک بہتر میکانکی تفہیم کا باعث بن سکتا ہے، جس سے انجینئرز کے لیے ان ڈھانچوں کو کنٹرول کرنے کے لیے پروسیسنگ کے حالات کو ڈیزائن کرنا آسان ہو جاتا ہے۔ "بہت چھوٹے، نانوسکل ڈھانچے جو ہم نے اپنے کام میں دیکھے ہیں، مثال کے طور پر، ان کی انتہائی طاقت کے لیے دلچسپی کا باعث ہیں،" وہ کہتے ہیں۔
کیوں آہستہ آہستہ طاقت کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لئے کرتا ہے
ٹیم ممبر کے مطابق احمد تیامیو، نئے نتائج کو براہ راست حقیقی دنیا کی دھات کی پیداوار پر لاگو کیا جاسکتا ہے۔ "تجرباتی کام سے تیار کردہ گراف عام طور پر لاگو ہونے چاہئیں،" وہ کہتے ہیں۔ "وہ صرف فرضی لکیریں نہیں ہیں۔"
مطالعہ میں، جو میں شائع ہوا ہے قدرتی مواد، محققین نے اثر کے دوران دھات کی ساخت کے ارتقاء کو سمجھنے پر توجہ مرکوز کی۔ ان کا کہنا ہے کہ دیگر خصوصیات کا مطالعہ کرنا دلچسپ ہوگا، جیسے کہ اثر والی جگہ کے گرد درجہ حرارت کیسے تیار ہوتا ہے۔ "ہم اب اس سمت میں کام کر رہے ہیں،" شو نے انکشاف کیا۔
