ন্যানোস্ট্রাকচার্ড ডায়মন্ড ক্যাপসুলগুলি চাপের মধ্যে দ্রুত ধরে রাখে

উচ্চ চাপ নাটকীয়ভাবে উপাদানের বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে, কখনও কখনও দরকারী অ্যাপ্লিকেশন সহ শারীরিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য উত্পাদন করে। সমস্যা হল যে এই পছন্দসই বৈশিষ্ট্যগুলি সাধারণত অদৃশ্য হয়ে যায় যখন উপকরণগুলি ভারী জাহাজগুলি ছেড়ে যায় যা এই ধরনের উচ্চ চাপকে সম্ভব করে তোলে। তবে এখন, চীনের সেন্টার ফর হাই প্রেসার সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি অ্যাডভান্সড রিসার্চ (এইচপিএসটিএআর) এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের স্ট্যানফোর্ড ইউনিভার্সিটির গবেষকরা এই ধরনের জাহাজের বাইরে উচ্চ-চাপযুক্ত পদার্থের বৈশিষ্ট্যগুলিকে মুক্ত-স্থায়ী ন্যানোস্ট্রাকচারে সীমাবদ্ধ রাখার পরিবর্তে তাদের বৈশিষ্ট্য বজায় রাখতে সফল হয়েছেন। হীরা থেকে তৈরি ক্যাপসুল।

এ কাজে নেতৃত্ব দেন একটি দল চার্লস কিয়াওশি জেং এর HPSTAR আর্গন গ্যাসের উপস্থিতিতে এটিকে প্রায় 50 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করার সময় 500 গিগাপাস্কেল (পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলের চাপের প্রায় 000 গুণ) চাপে গ্লাসী কার্বন নামে পরিচিত একটি নিরাকার এবং ছিদ্রযুক্ত কার্বনের একটি নমুনা। যদিও গ্লাসযুক্ত কার্বন প্রাথমিকভাবে আর্গনের জন্য দুর্ভেদ্য, তবে এটি উচ্চ চাপে এটিকে স্পঞ্জের মতো শোষণ করে। ফলাফল হল একটি ন্যানোক্রিস্টালাইন ডায়মন্ড কম্পোজিট যা বহু বিচ্ছিন্ন ছিদ্রগুলিতে আর্গনকে ধরে রাখে এমনকি উচ্চ-চাপের জাহাজ থেকে সরানোর পরেও যেখানে পরীক্ষাটি চালানো হয়েছিল।

উচ্চ-রেজোলিউশন ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে, দলটি খুঁজে পেয়েছে যে এই ছিদ্রগুলি, যাকে তারা ন্যানোস্ট্রাকচারড ডায়মন্ড ক্যাপসুল (NDCs) বলে, আর্গনের উচ্চ-চাপ "শস্য" ধারণ করে। ডেনিস জিদান জেং, একটি গবেষণাপত্রের প্রধান লেখক প্রকৃতি ফলাফলগুলি বর্ণনা করে, বলেছেন এই অনুসন্ধানটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ এখন পর্যন্ত, কঠিন এক্স-রেগুলির মতো প্রোবের আশ্রয় না নিয়ে উচ্চ-চাপের উপাদানগুলিকে চিহ্নিত করা কঠিন ছিল যা চাপ জাহাজের পুরু, শক্তিশালী দেয়াল ভেদ করতে পারে। "নতুন এনডিসিগুলি উচ্চ-চাপের অবস্থা বজায় রেখে এবং সেইজন্য অধ্যয়ন করা উপকরণগুলির উচ্চ-চাপের বৈশিষ্ট্যগুলি বজায় রেখে আমাদের এই ভারী যন্ত্রপাতিগুলিকে দূর করার অনুমতি দেয়," সে বলে।

হীরা অনুপ্রেরণা

গবেষকরা হীরা ব্যবহার করা বেছে নিয়েছেন কারণ বেশিরভাগ উপকরণের বিপরীতে, কার্বনের এই ফর্মটি উচ্চতর চাপে তৈরি হওয়ার পরে পরিবেষ্টিত চাপে তার অসাধারণ যান্ত্রিক এবং অপটোইলেক্ট্রনিক বৈশিষ্ট্যগুলি ধরে রাখে। "আমরা প্রাকৃতিক ভূতাত্ত্বিক হীরার অন্তর্ভুক্তি দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছি এবং দেখেছি যে একা হীরা এই অন্তর্ভুক্তির মধ্যে উচ্চ চাপ বজায় রাখার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী," কিয়াওশি জেং ব্যাখ্যা করেন৷ "তাই আমরা সিন্থেটিক হীরা অন্তর্ভুক্ত করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি যাতে একটি পাতলা হীরার খামের মধ্যে একটি উচ্চ সীমাবদ্ধ চাপ সহ উচ্চ-চাপের উপকরণগুলি সংরক্ষণ করা হয়।"

গবেষকরা দেখেছেন যে তাদের এনডিসিগুলি দশ হাজার জিপিএ পর্যন্ত চাপ বজায় রাখতে পারে যদিও ক্যাপসুলের দেয়ালগুলি দশ ন্যানোমিটার পুরু হয়। দেয়ালের পাতলা হওয়া দলটিকে আধুনিক ডায়গনিস্টিক প্রোব ব্যবহার করে অভ্যন্তরীণ উপাদানের পারমাণবিক/ইলেক্ট্রনিক কাঠামো, গঠন এবং বন্ধন প্রকৃতি সম্পর্কে বিস্তারিত তথ্য পেতে সক্ষম করে, যার মধ্যে ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (TEM) এবং নরম এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপির উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন কৌশল রয়েছে। অন্যথায় উচ্চ-চাপের জাহাজের সাথে বেমানান।

গ্যাস এবং তরল নমুনা

ঐতিহ্যগত, স্থির উচ্চ-চাপের কৌশলগুলি নমুনার আকারের উপর সীমাবদ্ধতাও রাখে: চাপ যত বেশি হবে, নমুনাটি তত ছোট হতে হবে। আরেকটি সাম্প্রতিক-উন্নত কৌশল উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রন বিকিরণ ব্যবহার করে ন্যানোস্ট্রাকচারযুক্ত কার্বন যেমন কার্বন ন্যানোটিউবস (সিএনটি) এর অভ্যন্তরে আবদ্ধ কঠিন কণাগুলির উপর চাপ প্রবর্তন করে, তবে কিয়াওশি জেং উল্লেখ করেছেন যে এই কৌশলটিতে গুরুত্বপূর্ণ সীমাবদ্ধতা রয়েছে। বিশেষ করে, সিএনটি-এর অভ্যন্তরে একটি টার্গেট কঠিন পদার্থের কণাকে সফলভাবে সিল করা এবং তারপরে বিকিরণ দিয়ে চাপ প্রয়োগ করা প্রযুক্তিগতভাবে চ্যালেঞ্জিং এমনকি আদর্শ পরীক্ষামূলক অবস্থার মধ্যেও, এবং গ্যাস বা তরল নমুনার জন্য এটি সম্ভব নয়। "বিপরীতভাবে, আমাদের এনডিসিগুলির জন্য এমন কোন সীমাবদ্ধতা নেই," কিয়াওশিজেং বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.

আকাঙ্খিত বৈশিষ্ট্য সহ অনেক উপকরণ উচ্চ চাপে আবিষ্কৃত হয়েছে, তিনি যোগ করেন এবং এই নতুন উপকরণগুলি বিশেষত আকর্ষণীয় হবে যদি পরিবেষ্টিত পরিস্থিতিতে এই বৈশিষ্ট্যগুলি ধরে রাখা সম্ভব হয়। "আমাদের কাজ অভিনব বৈশিষ্ট্যগুলি ধরে রাখার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ যা শুধুমাত্র উচ্চ-চাপের উপকরণগুলিতে আবির্ভূত হয়, যেমন রুম-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিভিটি," তিনি বলেছেন।

গবেষকরা এখন এনডিসি-তে এই উচ্চ-চাপ রাজ্যগুলি সংরক্ষণের আশায় কৌশলটি ব্যবহার করে বিভিন্ন উপকরণ অধ্যয়ন করছেন। "আমরা আমাদের উচ্চ-চাপ উপাদান সংশ্লেষণকে স্কেল করার দিকেও নজর দিচ্ছি," কিয়াওশি জেং প্রকাশ করে।