পদার্থ এবং ন্যানোপ্রযুক্তি পদার্থবিজ্ঞানীদের জন্য সমৃদ্ধ ক্ষেত্র, যারা প্রায়শই রসায়নবিদ, জীববিজ্ঞানী, প্রকৌশলী এবং অবশ্যই পদার্থ বিজ্ঞানীদের সাথে সহযোগিতা করে উপকৃত হন। এটি উপাদান এবং ন্যানো প্রযুক্তি সম্পর্কে লিখতে আকর্ষণীয় করে তোলে এবং এই বছরটিও এর ব্যতিক্রম হয়নি। এখানে আমাদের কিছু প্রিয় উপকরণ এবং ন্যানো প্রযুক্তি গবেষণা গল্পের একটি নির্বাচন রয়েছে যা আমরা 2022 সালে প্রকাশ করেছি।
জীবন্ত প্রাণীর সাথে ন্যানোম্যাটেরিয়ালের একীকরণ একটি আলোচিত বিষয়, এই কারণেই "উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত ন্যানোবায়োনিক্স" এর এই গবেষণাটি আমাদের তালিকায় রয়েছে। আরডেমিস বোঘোসিয়ান সুইজারল্যান্ডের EPFL-এ এবং সহকর্মীরা দেখিয়েছেন যে নির্দিষ্ট ব্যাকটেরিয়া একক-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউব (SWCNTs) গ্রহণ করবে। আরও কী, যখন ব্যাকটেরিয়া কোষগুলি বিভক্ত হয়, তখন SWCNTগুলি কন্যা কোষগুলির মধ্যে বিতরণ করা হয়। দলটি আরও দেখেছে যে SWCNT ধারণকারী ব্যাকটেরিয়া ন্যানোটিউব ছাড়া ব্যাকটেরিয়ার তুলনায় আলোতে আলোকিত হলে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি বিদ্যুৎ উৎপাদন করে। ফলস্বরূপ, কৌশলটি জীবন্ত সৌর কোষগুলি বৃদ্ধি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা পরিষ্কার শক্তি তৈরি করার পাশাপাশি উত্পাদনের ক্ষেত্রে নেতিবাচক কার্বন পদচিহ্নও রাখে।
বিশ্বের বেশিরভাগ সাংস্কৃতিক ঐতিহ্য বস্তুগত আকারে বিদ্যমান এবং বিজ্ঞানীরা ভবিষ্যতের প্রজন্মের জন্য অতীত সংরক্ষণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। সুইজারল্যান্ড এবং জার্মানিতে গবেষকরা zwischgold আবৃত মধ্যযুগীয় বস্তু পুনরুদ্ধার করতে সাহায্য করার জন্য একটি উন্নত, অ-আক্রমণকারী ইমেজিং কৌশল ব্যবহার করেছেন। এটি একটি অত্যন্ত পরিশীলিত উপাদান যা একটি আল্ট্রাথিন সোনার স্তর যা রৌপ্যের একটি ঘন স্তর দ্বারা সমর্থিত। Zwischgold শতাব্দীর পর শতাব্দী অবনতি হয়, কিন্তু বিশেষজ্ঞরা এর মূল গঠন সম্পর্কে অনিশ্চিত ছিলেন এবং সময়ের সাথে সাথে এটি কীভাবে পরিবর্তিত হয়, পুনরুদ্ধারকে কঠিন করে তোলে। এখন, কিং উ এর নেতৃত্বে একটি দল ওয়েস্টার্ন সুইজারল্যান্ডের ফলিত বিজ্ঞান ও কলা বিশ্ববিদ্যালয় এবং বেঞ্জামিন ওয়াটস পল শেরার ইনস্টিটিউটে একটি উন্নত এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন কৌশল ব্যবহার করে দেখায় যে zwischgold-এ সোনার পাতার তুলনায় 30 nm-পুরু সোনার স্তর রয়েছে, যা সাধারণত 140 nm হয়। তারা কীভাবে উপাদানটি পৃষ্ঠ থেকে আলাদা হতে শুরু করে সে সম্পর্কেও অন্তর্দৃষ্টি অর্জন করেছিল।
শব্দ "আশ্চর্য উপাদান" সম্ভবত অত্যধিক ব্যবহার করা হয়, কিন্তু এখানে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড আমরা মনে করি এটি পেরোভস্কাইটের একটি উপযুক্ত বর্ণনা - বৈশিষ্ট্য সহ অর্ধপরিবাহী পদার্থ যা তাদের সৌর কোষ তৈরির জন্য উপযুক্ত করে তোলে। যাইহোক, পেরোভস্কাইট ডিভাইসগুলির তাদের খারাপ দিক রয়েছে, যার মধ্যে কিছু পৃষ্ঠের ত্রুটি এবং আয়ন স্থানান্তরের সাথে সম্পর্কিত। এই সমস্যাগুলি তাপ এবং আর্দ্রতার দ্বারা বৃদ্ধি পায় - বাস্তবিক সৌর কোষগুলিকে অবশ্যই সহ্য করতে হবে। এখন, স্টেফান ডি উলফ সৌদি আরবের কিং আবদুল্লাহ ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজিতে এবং সহকর্মীরা 2D এবং 3D স্তর থেকে তৈরি একটি পেরোভস্কাইট ডিভাইস তৈরি করেছে যা তাপ এবং আর্দ্রতার জন্য বেশি প্রতিরোধী। এর কারণ হল 2D স্তরগুলি একটি বাধা হিসাবে কাজ করে, যা ডিভাইসের 3D অংশগুলিকে প্রভাবিত করা থেকে জল এবং আয়ন স্থানান্তর উভয়ই বন্ধ করে।
কৌণিক ভরবেগ সংরক্ষণ পদার্থবিজ্ঞানের একটি ভিত্তি। এই কারণেই বিজ্ঞানীরা কিছু চুম্বকের ঘূর্ণনের ভাগ্য নিয়ে বিভ্রান্ত হয়ে পড়েছিলেন, যা আল্ট্রাশর্ট লেজার পালস দ্বারা বোমাবর্ষণ করার সময় অদৃশ্য হয়ে যায়। এখন, গবেষকরা জার্মানির কনস্টানজ বিশ্ববিদ্যালয় খুঁজে পেয়েছেন যে এই "হারানো" কৌণিক ভরবেগ বস্তুত ইলেকট্রন থেকে বস্তুর স্ফটিক জালির কম্পনে কয়েকশত ফেমটোসেকেন্ডের মধ্যে স্থানান্তরিত হয়। চৌম্বকীয় পদার্থে লেজার পালস ফায়ারিং ডেটা সঞ্চয় এবং পুনরুদ্ধার করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, তাই কৌণিক ভরবেগ কীভাবে স্থানান্তরিত হয় তা বোঝা আরও ভাল স্টোরেজ সিস্টেমের দিকে নিয়ে যেতে পারে। কনস্ট্যানজ পরীক্ষাটি স্পিন ম্যানিপুলেট করার জন্য নতুন উপায়গুলির বিকাশের দিকেও নেতৃত্ব দিতে পারে - যা স্পিনট্রোনিক ডিভাইসগুলির বিকাশকে উপকৃত করতে পারে।
বিস্ময়কর উপকরণের কথা বললে, 2022 ছিল ঘন বোরন আর্সেনাইডের বছর। এই সেমিকন্ডাক্টরের দুটি প্রযুক্তিগতভাবে উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে - উচ্চ গর্ত গতিশীলতা এবং উচ্চ তাপ পরিবাহিতা। এই উভয় ভবিষ্যদ্বাণী এই বছর পরীক্ষামূলকভাবে নিশ্চিত করা হয়েছিল এবং যে গবেষকরা এটি করেছিলেন তারা আমাদের সম্মানিত 10 সালের সেরা 2022 সাফল্য. কিন্তু সেখানেই থামেনি, এই বছরের শেষের দিকে উসামা চৌধুরী এবং ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া, সান্তা বারবারা এবং হিউস্টন বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীরা স্ক্যানিং আল্ট্রাফাস্ট ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে নিশ্চিত করেছেন যে ঘন বোরন আর্সেনাইডের "গরম" ইলেকট্রন দীর্ঘ জীবনকাল রয়েছে৷ এটি আরেকটি অত্যন্ত পছন্দসই সম্পত্তি যা সৌর কোষ এবং আলো আবিষ্কারকগুলির বিকাশে কার্যকর প্রমাণিত হতে পারে।
এটি অনুমান করা হয় যে বিশ্বব্যাপী ব্যবহৃত সমস্ত বিদ্যুতের 20% প্রচলিত বাষ্প-সংকোচন রেফ্রিজারেশন এবং এয়ার কন্ডিশনারে ব্যয় করা হয়। তদুপরি, এই সিস্টেমগুলিতে ব্যবহৃত রেফ্রিজারেন্টগুলি শক্তিশালী গ্রিনহাউস গ্যাস যা বিশ্ব উষ্ণায়নে উল্লেখযোগ্যভাবে অবদান রাখে। ফলস্বরূপ, বিজ্ঞানীরা আরও পরিবেশবান্ধব হিমায়ন ব্যবস্থা বিকাশের চেষ্টা করছেন। এখন, পেং উ এবং সাংহাই টেক ইউনিভার্সিটির সহকর্মীরা একটি সলিড-স্টেট ক্যালোরিক কুলিং সিস্টেম তৈরি করেছে যা একটি উপাদানে স্ট্রেন তৈরি করতে চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের পরিবর্তে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ব্যবহার করে। এটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ চৌম্বক ক্ষেত্রের তুলনায় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রগুলি বাস্তবায়ন করা অনেক সহজ এবং অনেক সস্তা। আরও কী, প্রভাবটি ঘরের তাপমাত্রায় ঘটে - যা একটি ব্যবহারিক শীতল ব্যবস্থার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োজন।
আমরা এই বছরের রাউন্ড-আপে আরও একটি বিস্ময়কর উপাদানকে চেপে ধরতে যাচ্ছি, এবং তা হল ম্যাজিক-অ্যাঙ্গেল গ্রাফিন। এটি তৈরি হয় যখন গ্রাফিনের স্তরগুলি একে অপরের সাপেক্ষে ঘোরানো হয়, একটি Moiré সুপারল্যাটিস তৈরি করে যার বৈশিষ্ট্যগুলির একটি পরিসীমা রয়েছে যা মোচড়ের কোণের উপর নির্ভর করে। এখন, জিয়া লি এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ব্রাউন ইউনিভার্সিটির সহকর্মীরা ম্যাজিক-অ্যাঙ্গেল গ্রাফিন ব্যবহার করেছেন এমন একটি উপাদান তৈরি করতে যা চুম্বকত্ব এবং অতিপরিবাহীতা উভয়ই প্রদর্শন করে - বৈশিষ্ট্য যা সাধারণত ঘনীভূত পদার্থের পদার্থবিজ্ঞানে বর্ণালীর বিপরীত প্রান্তে থাকে। দলটি 2D উপাদান টংস্টেন ডিসেলেনাইডের সাথে জাদু-কোণ গ্রাফিনকে ইন্টারফেস করেছে। দুটি উপাদানের মধ্যে জটিল মিথস্ক্রিয়া গবেষকদের একটি সুপারকন্ডাক্টর থেকে গ্রাফিনকে একটি শক্তিশালী ফেরোম্যাগনেটে রূপান্তরিত করার অনুমতি দেয়। এই কৃতিত্ব পদার্থবিদদের এই দুটি সাধারণত পৃথক ঘটনার মধ্যে ইন্টারপ্লে অধ্যয়ন করার জন্য একটি নতুন উপায় দিতে পারে।
