আপনি যদি ইদানীং কলম্বিয়া নিউজ বা অন্য কোথাও কোয়ান্টাম গবেষণা সম্পর্কে কোনো গল্প পড়ে থাকেন, তাহলে আপনি শব্দটি শুনে থাকতে পারেন 2D বা দ্বিমাত্রিক উপকরণ।
গ্রাফিনের পারমাণবিক কাঠামোর একটি চিত্র, অতি-শক্তিশালী 2D কার্বনের একটি রূপ।
জানুয়ারিতে, কলম্বিয়ার রসায়নবিদরা প্রথম সম্পর্কে একটি গবেষণা প্রকাশ করেন 2D ভারী ফার্মিয়ন, খুব ভারী ইলেকট্রন সহ এক শ্রেণীর উপাদান। নভেম্বরে, ইঞ্জিনিয়ারিং স্কুল একটি গল্প প্রকাশ করেছে "লেজার-ড্রাইভিং একটি 2D উপাদান" এবং গত বছরের শুরুতে, গবেষকরা একই 2D উপাদানে সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং ফেরো ইলেকট্রিসিটি উভয়ই খুঁজে পেয়েছেন. তালিকা চলতে থাকে।
সুতরাং, 2D উপকরণ কি এবং কেন বিজ্ঞানীরা এত আগ্রহী?
দ্বি-মাত্রিক পদার্থগুলি ঠিক সেগুলি যা শোনাচ্ছে: এমন পদার্থ যা মাত্র 1 বা 2 পরমাণু পুরু কিন্তু অন্য দিকে প্রশস্ত৷ প্রায়শই বিজ্ঞানীরা যে 2D উপকরণ নিয়ে কাজ করছেন তা কয়েক বর্গ মাইক্রোমিটার বড়- খালি চোখে অদৃশ্য, কিন্তু হাই স্কুল বিজ্ঞান ক্লাসে আপনি যে ধরনের মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করেছেন তা দিয়ে দৃশ্যমান। বিজ্ঞানীরা যে 2D উপাদানগুলির সাথে কাজ করছেন তা হল প্রাকৃতিকভাবে ঘটে যাওয়া উপাদানগুলির মিশ্রণ, যেমন গ্রাফিন, 2004 সালে কলম্বিয়াতে আবিষ্কৃত অতি-শক্তিশালী কার্বনের একটি রূপ, এবং ল্যাবগুলিতে সংশ্লেষিত পদার্থ যেমন CeSil, একটি স্ফটিক যা গত বছর কলম্বিয়াতে প্রথম একত্রিত হয়েছিল, সেরিয়াম, সিলিকন এবং আয়োডিনের সমন্বয়ে গঠিত। এই উপকরণগুলি সাধারণত ত্রিমাত্রিক হিসাবে শুরু হয় এবং বিজ্ঞানীরা তাদের উপর পরীক্ষা চালানোর জন্য এবং তাদের শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলি খুঁজে বের করতে দুটি মাত্রায় খোসা ছাড়েন। অতিপরিবাহীতা or চুম্বকত্ব, যখন পদার্থগুলি পরমাণু-সমতল হয় তখন আবির্ভূত হতে পারে। বিজ্ঞানীরা 2D থেকে খোসা ছাড়ানোর প্রয়োজন ছাড়াই স্ক্র্যাচ থেকে 3D উপকরণ তৈরির নতুন উপায় তৈরির জন্য কাজ করছেন, কিন্তু এগুলোর গুণমান এখনও অসম্পূর্ণ।
অনেক কিছু 2D উপাদানকে আকর্ষণীয় করে তোলে কিন্তু একটি প্রাথমিক বিষয় হল যে তারা ইলেকট্রনের মতো কণাগুলি তাদের মধ্যে চলাচল করতে পারে এমন উপায়গুলিকে সীমাবদ্ধ করে। কলম্বিয়ার রসায়নবিদ জেভিয়ার রায় ব্যাখ্যা করার জন্য একটি ট্রাফিক উপমা ব্যবহার করা হয়েছে:
"এটিকে এভাবে ভাবুন: যদি আমাদের উড়ন্ত গাড়ি থাকত যা ত্রিমাত্রিক মহাকাশে ভ্রমণ করতে পারে, আমরা নিউইয়র্কের বেশিরভাগ ট্রাফিক কমাতে সক্ষম হতাম। কিন্তু যেহেতু আমাদের বর্তমান গাড়িগুলি শুধুমাত্র দ্বি-মাত্রায় ভ্রমণ করতে পারে, তাই আমরা টাইমস স্কোয়ারে বিশাল ট্র্যাফিক জ্যামের সম্মুখীন হই,” রায় একটি সাম্প্রতিক সাক্ষাত্কারে বলেছিলেন৷
“যখন আমরা 3D থেকে 2D তে চলে যাই তখন ইলেক্ট্রনের ক্ষেত্রেও একই জিনিস ঘটে, কিন্তু আমাদের ক্ষেত্রে, ইলেকট্রনের মধ্যে 'ট্রাফিক' উপকারী! এই ইলেকট্রন-ইলেকট্রন মিথস্ক্রিয়া শক্তিশালী হয়ে উঠলে, আমরা একটি উপাদানের বৈশিষ্ট্য সম্পূর্ণরূপে পরিবর্তন করতে পারি। উদাহরণস্বরূপ, যেহেতু 3D ভারী ফার্মিয়ন পদার্থের বেধ কমে যায় (যেমন তারা আরও 2D হয়ে যায়), তারা চৌম্বক থেকে অতিপরিবাহীতে রূপান্তর করতে পারে।"
দ্বি-মাত্রিক উপাদানগুলিও তুলনামূলকভাবে সহজে টুইক করা যেতে পারে: স্তরগুলির মধ্যে সামান্য কোণ দিয়ে তাদের স্ট্যাক করা, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের মতো শক্তি প্রয়োগ করা এবং তাদের উপর বাঁক বা চাপ প্রয়োগ করে উপাদানগুলিকে স্ট্রেন করা তাদের বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করতে পারে। শুধু একটি উদাহরণ নিন: টংস্টেন ডিসেলেনাইড নামক একটি উপাদানের দুটি শীটকে একে অপরের উপরে স্তুপ করে, সেগুলিকে মোচড় দিয়ে এবং বৈদ্যুতিক চার্জ যোগ বা অপসারণ করে, উপাদানটি একটি বিদ্যুত-পরিবাহী ধাতু থেকে একটি বিদ্যুৎ-অবরোধকারী অন্তরক-এ স্যুইচ করতে পারে এবং আবার ফিরে।
বিজ্ঞানীরাও প্রযুক্তিতে 2D উপকরণের সম্ভাব্য ব্যবহার দ্বারা উত্তেজিত, যা বিজ্ঞানীরা প্রায়শই "অ্যাপ্লিকেশন" হিসাবে উল্লেখ করেন।
দ্বি-মাত্রিক উপকরণ সম্ভবত পরবর্তী প্রজন্মের ইলেকট্রনিক্সে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে, যার মধ্যে এখনও-আন্ডার-ডেভেলপমেন্ট কোয়ান্টাম কম্পিউটার রয়েছে। কেন? বড় অংশে, কারণ 2D উপাদানগুলি অনন্য, নিয়ন্ত্রণযোগ্য বৈশিষ্ট্য (যেমন সুপারকন্ডাক্টিভিটি) সহ অতি-ছোট এবং প্রযুক্তি সর্বদা এমন কিছুর সন্ধানে থাকে যা আরও দ্রুত, আরও দক্ষতার সাথে এবং কম জায়গা ব্যবহার করে ফলাফল অর্জন করতে পারে।
উত্স: কলাম্বিয়া ইউনিভার্সিটি
