ইলেক্ট্রন 'কিক' 2D উপাদান থেকে একক পরমাণু সরিয়ে দেয় - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

ইলেকট্রনের একটি রশ্মি নিয়ন্ত্রণযোগ্য উপায়ে হেক্সাগোনাল বোরন নাইট্রাইড (hBN) এর দ্বি-মাত্রিক শীট থেকে একক পরমাণুকে "কিক" করতে পারে, ভবিষ্যদ্বাণীকে অস্বীকার করে যে ইলেক্ট্রন বিকিরণ এই উদ্দেশ্যে খুব ক্ষতিকর হবে। আরও উল্লেখযোগ্যভাবে, আবিষ্কারের পিছনে পদার্থবিদরা ভবিষ্যদ্বাণী করেছেন যে একই প্রযুক্তির একটি উচ্চ-শক্তি সংস্করণ এইচবিএন জালি থেকে নাইট্রোজেন পরমাণুগুলিকে অগ্রাধিকারমূলকভাবে অপসারণ করতে পারে, যা অপ্রত্যাশিত কারণ নাইট্রোজেন বোরনের চেয়ে ভারী। "নিখোঁজ" নাইট্রোজেন পরমাণুগুলির দ্বারা শূন্য স্থান বা শূন্যস্থানগুলি কোয়ান্টাম কম্পিউটিং, যোগাযোগ নেটওয়ার্ক এবং সেন্সরগুলিতে অ্যাপ্লিকেশন থাকতে পারে।

 এইচবিএন-এ নাইট্রোজেন শূন্যপদগুলিতে অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা তাদের উদীয়মান কোয়ান্টাম এবং অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসে ব্যবহারের জন্য আদর্শ করে তোলে। নেতিবাচক দিক হল যে তাদের বিচ্ছিন্ন করা কঠিন হতে পারে, কিন্তু পরীক্ষামূলক পদার্থবিদ টোমা সুসির নেতৃত্বে ভিয়েনা বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা এখন বিভ্রান্তি-সংশোধিত স্ক্যানিং ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (TEM) নামক একটি কৌশল ব্যবহার করে এটি করার একটি উপায় খুঁজে পেয়েছেন।

 "ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি আমাদেরকে পদার্থের পারমাণবিক কাঠামো চিত্রিত করতে দেয় এবং এটি বিশেষ করে নমুনার জালিতে কোনো ত্রুটি সরাসরি প্রকাশ করার জন্য উপযুক্ত," সুসি ব্যাখ্যা করেন। "বিপর্যয় সংশোধন আমাদের একক পরমাণুগুলি পর্যবেক্ষণ করার রেজোলিউশন সরবরাহ করে - এটি আরও স্পষ্টভাবে দেখার জন্য চশমা ব্যবহার করার মতো - তবে এটি এই পরমাণুগুলি সরাতেও ব্যবহার করা যেতে পারে।"

পূর্বে, TEM পরিমাপ সাধারণত অপেক্ষাকৃত দুর্বল ভ্যাকুয়াম অবস্থার অধীনে পরিচালিত হত। এই পরিস্থিতিতে, যন্ত্রের মধ্যে থাকা গ্যাসের অণুগুলি উপাদানের স্ফটিক জালিতে পরমাণুগুলিকে এচিং করে সহজেই hBN নমুনার ক্ষতি করতে পারে। উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রন মরীচি বা ইলেকট্রনিক উত্তেজনার ইলেকট্রনগুলির সাথে ইলাস্টিক সংঘর্ষের মাধ্যমে নমুনার ক্ষতি করতে পারে।

জালি ক্ষতি ব্যাপকভাবে হ্রাস করা হয়

সুসি এবং সহকর্মীরা কাছাকাছি অতি উচ্চ ভ্যাকুয়াম অবস্থায় TEM পরিচালনা করে এবং 50 থেকে 90 keV এর মধ্যে বিভিন্ন ইলেক্ট্রন-বিম শক্তি পরীক্ষা করে এই সমস্যাগুলি কাটিয়ে উঠেছে। তারা দেখতে পেল যে উন্নত ভ্যাকুয়ামের অধীনে অবশিষ্ট গ্যাসের অণুর অভাব অবাঞ্ছিত এচিং প্রভাবকে দমন করে, যা অত্যন্ত দ্রুত ঘটে এবং অন্যথায় একক পরমাণুকে নিয়ন্ত্রণযোগ্যভাবে অপসারণ করা থেকে বাধা দেয়।

আরও কী, দলটি খুঁজে পেয়েছে যে TEM মধ্যবর্তী শক্তিতে বোরন এবং নাইট্রোজেনের একক শূন্যস্থান তৈরি করতে পারে। যদিও বোরন 80 keV-এর কম শক্তিতে নির্গত হওয়ার সম্ভাবনা দ্বিগুণ কারণ এর ভর কম, উচ্চ শক্তিতে, দলটি ভবিষ্যদ্বাণী করে যে নাইট্রোজেন নির্গত করা সহজ হবে, এইভাবে এই শূন্যস্থানটিকে অগ্রাধিকারমূলকভাবে তৈরি করার অনুমতি দেয়। "এই শূন্যপদগুলি তৈরি করতে, বিশেষ কিছুর প্রয়োজন নেই," সুসি বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "ইমেজিংয়ের জন্য ব্যবহৃত ইলেকট্রনগুলিতে এইচবিএন জালিতে পরমাণুগুলিকে ছিটকে দেওয়ার জন্য যথেষ্ট শক্তি রয়েছে।"

গবেষকরা যে অনেক ইলেক্ট্রন শক্তির উপর পরিমাপ করেছেন তা তাদের অনুপস্থিত পরমাণুগুলি কীভাবে তৈরি হয় সে সম্পর্কে শক্তিশালী পরিসংখ্যান সংগ্রহ করার অনুমতি দেয়, এমন কিছু যা টিইএম ব্যবহার করে কীভাবে শূন্যপদ তৈরি করা যেতে পারে তার জন্য ভবিষ্যতের তত্ত্ব বিকাশের জন্য কার্যকর হবে।

হীরা কোয়ান্টাম বিপ্লব

"এখন যেহেতু আমরা ভবিষ্যদ্বাণী করতে পেরেছি যে নাইট্রোজেন বা বোরন পরমাণুগুলিকে বের করে দেওয়ার জন্য আমাদের প্রতিটি শক্তিতে উপাদানকে কতটা বিকিরণ করতে হবে, আমরা এমন পরীক্ষাগুলি ডিজাইন করতে পারি যা শূন্যপদগুলির পছন্দসই বন্টনকে অপ্টিমাইজ করে," সুসি বলেছেন৷ “আমরা পৃথক জালি সাইটে ইলেক্ট্রন রশ্মিকে নির্দেশ করে পারমাণবিক-স্তরের ম্যানিপুলেশনও অগ্রগামী করেছি।

"আমরা আগে ভেবেছিলাম ষড়ভুজ বোরন নাইট্রাইড এই ধরনের চিকিত্সার জন্য উপযুক্ত হতে খুব দ্রুত ক্ষতি করবে। আমাদের এখন এটি পুনর্বিবেচনা করতে হবে।”

সুসি বলেছেন যে পরবর্তী পদক্ষেপটি hBN এর বাইরে ফলাফলগুলিকে সাধারণীকরণ করা হবে৷ "উন্নত তাত্ত্বিক মডেলগুলির সাথে, আমরা ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারি যে কীভাবে মরীচি কেবল hBN এর সাথেই নয় বরং সম্ভাব্য অন্যান্য উপকরণ যেমন গ্রাফিন এবং বাল্ক সিলিকনের সাথে যোগাযোগ করে," তিনি বলেছেন।

গবেষকরা তাদের কাজের বিশদ বিবরণ দিয়েছেন ছোট.