নোবেল পুরস্কার 'কোয়ান্টাম ডট' ন্যানো পার্টিকেলের উদ্ভাবকদের সম্মাননা | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

কল্পনা করুন একটি ন্যানোক্রিস্টাল এতটাই ক্ষুদ্র যে এটি একটি পরমাণুর মতো আচরণ করে। মৌঙ্গি জি. বাভেন্দি, লুই ই ব্রুস এবং আলেক্সি আই. একিমভ 2023 সালের রসায়নে নোবেল পুরস্কারে ভূষিত করা হয়েছে এই ধরনের মিনিট বিস্ময়গুলির একটি বিভাগ আবিষ্কার করার জন্য, যা এখন কোয়ান্টাম ডট নামে পরিচিত, এবং তাদের সংশ্লেষণের একটি সুনির্দিষ্ট পদ্ধতি বিকাশের জন্য। কোয়ান্টাম ডটস ইতিমধ্যেই ইলেকট্রনিক্স এবং বায়োমেডিসিনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করছে, যেমন ড্রাগ ডেলিভারি, ইমেজিং এবং চিকিৎসা নির্ণয়ে, এবং ভবিষ্যতে আরও প্রতিশ্রুতিশীল অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে, রসায়নের জন্য নোবেল কমিটি পুরস্কারের ঘোষণায় বলেছে।

কোয়ান্টাম বিন্দু, কখনও কখনও কৃত্রিম পরমাণু বলা হয়, সিলিকন এবং অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টর পদার্থ দিয়ে তৈরি সুনির্দিষ্ট ন্যানোক্রিস্টাল যা মাত্র কয়েক ন্যানোমিটার চওড়া - পৃথক পরমাণুর মতো কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করার জন্য যথেষ্ট ছোট, যদিও তারা আকারে একশ থেকে কয়েক হাজার পরমাণু। . যেহেতু ইলেকট্রনগুলি তাদের মধ্যে নির্দিষ্ট শক্তি স্তরে আটকে থাকতে পারে, তাই ন্যানোক্রিস্টালগুলি শুধুমাত্র নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো নির্গত করতে পারে। কণার আকার নিয়ন্ত্রণ করে, গবেষকরা উদ্দীপিত হলে কোয়ান্টাম বিন্দুগুলি কী রঙ ফ্ল্যাশ করবে তা সঠিকভাবে প্রোগ্রাম করতে পারে।

আজ সকালে নোবেল পুরস্কার ঘোষণার মঞ্চে, জোহান অ্যাকভিস্ট, রসায়নের জন্য নোবেল কমিটির সভাপতি, পাঁচটি ফ্লাস্কের একটি সিরিজ প্রদর্শন করেছেন, যার প্রতিটিতে তরল একটি ভিন্ন রঙের উজ্জ্বল। তরলগুলি কোয়ান্টাম বিন্দুর তরল দ্রবণগুলিকে এক মিলিমিটারের মাত্র কয়েক মিলিয়ন ভাগে ধারণ করে। এই ক্ষুদ্র আকারে, "কোয়ান্টাম মেকানিক্স সব ধরণের কৌশল খেলতে শুরু করে," অ্যাকভিস্ট বলেছিলেন।

কোয়ান্টাম মেকানিক্স ভবিষ্যদ্বাণী করে যে আপনি যদি একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করেন এবং এটিকে একটি ছোট স্থানে চেপে দেন, তবে ইলেক্ট্রনের তরঙ্গ ফাংশন সংকুচিত হয়ে যায়, ব্যাখ্যা করা হয়েছে হেইনার লিংক, রসায়নের জন্য নোবেল কমিটির সদস্য এবং ন্যানোপদার্থবিদ্যার অধ্যাপক। আপনি স্থান যত ছোট করবেন, ইলেক্ট্রনের শক্তি তত বেশি হবে, যার মানে এটি ফোটনকে আরও শক্তি দিতে পারে। সারমর্মে, একটি কোয়ান্টাম ডটের আকার নির্ধারণ করে এটি কোন রঙে জ্বলছে। ক্ষুদ্রতম কণাগুলি নীল চকচক করে, যখন বড়গুলি হলুদ এবং লাল চকচক করে।

1970 এর দশকের মধ্যে, পদার্থবিদরা জানতেন যে কোয়ান্টাম ঘটনাগুলি তত্ত্বগতভাবে অত্যন্ত ছোট আকারের কণার সাথে যুক্ত হওয়া উচিত, ঠিক যেমনটি তারা ছিল অতি সূক্ষ্ম ফিল্মের সাথে, কিন্তু সেই ভবিষ্যদ্বাণীটি পরীক্ষা করা অসম্ভব বলে মনে হয়েছিল: কণা তৈরি এবং পরিচালনা করার কোন ভাল উপায় নেই বলে মনে হচ্ছে। অন্যান্য উপকরণের ভিতরে যা তাদের বৈশিষ্ট্যগুলিকে মাস্ক করবে। 1981 সালে সোভিয়েত ইউনিয়নের এসআই ভ্যাভিলভ স্টেট অপটিক্যাল ইনস্টিটিউটে, তবে, একিমভ এটি পরিবর্তন করেছিলেন। একটি গ্লাসে তামা এবং ক্লোরিনের যৌগ যোগ করার সময়, তিনি আবিষ্কার করেছিলেন যে কাচের রঙ সম্পূর্ণরূপে সেই যোগ করা কণাগুলির আকারের উপর নির্ভর করে। তিনি দ্রুত স্বীকার করেছিলেন যে কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি সম্ভাব্য ব্যাখ্যা।

1983 সালে বেল ল্যাবসে, ব্রাস রাসায়নিক বিক্রিয়া চালানোর জন্য আলোর ব্যবহার নিয়ে পরীক্ষা চালাচ্ছিলেন। ব্রুস (এখন কলম্বিয়া ইউনিভার্সিটিতে) লক্ষ্য করেছেন যে ন্যানো পার্টিকেলগুলির আকার তাদের অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলিকেও প্রভাবিত করে যখন তারা একটি তরল দ্রবণে অবাধে ভাসছিল। "এটি অনেক আগ্রহ সৃষ্টি করেছে," লিংক বলেছেন।

এই জাতীয় কণাগুলির সম্ভাব্য অপটোইলেক্ট্রনিক উপযোগিতা প্রযুক্তিবিদদের উপর হারিয়ে যায়নি, যারা এর নেতৃত্ব অনুসরণ করেছিলেন মার্ক রিড ইয়েল বিশ্ববিদ্যালয়ের কোয়ান্টাম ডট হিসাবে উল্লেখ করে। কিন্তু পরবর্তী দশকের জন্য, গবেষকরা এই কণাগুলির আকার এবং গুণমানকে সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে সংগ্রাম করেছিলেন।

1993 সালে, তবে, বাওয়েন্ডি নিখুঁত ন্যানো পার্টিকেল তৈরির জন্য একটি "বুদ্ধিমান রাসায়নিক পদ্ধতি" উদ্ভাবন করেছিলেন, অ্যাকভিস্ট বলেছিলেন। স্ফটিকগুলি তৈরি হওয়ার সময় তিনি সঠিক মুহূর্তটি নিয়ন্ত্রণ করতে সক্ষম হন এবং তারপরে তিনি নিয়ন্ত্রিত পদ্ধতিতে আরও বৃদ্ধি বন্ধ করতে এবং পুনরায় শুরু করতে সক্ষম হন। তার আবিষ্কার কোয়ান্টাম ডটকে বিভিন্ন ধরনের অ্যাপ্লিকেশনে ব্যাপকভাবে উপযোগী করে তুলেছে।

এই ন্যানো পার্টিকেলগুলির জন্য অ্যাপ্লিকেশনগুলি এলইডি ডিসপ্লে এবং সৌর কোষ থেকে শুরু করে জৈব রসায়ন এবং ওষুধের ইমেজিং পর্যন্ত। "এই অর্জনগুলি ন্যানো প্রযুক্তিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ মাইলফলক প্রতিনিধিত্ব করে," অ্যাকভিস্ট বলেছিলেন।

কোয়ান্টাম বিন্দু কি?

এগুলি মানুষের তৈরি ন্যানো পার্টিকেল এত ছোট যে তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি কোয়ান্টাম মেকানিক্স দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। এই বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে আলোর নির্গমন: তারা নির্গত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য শুধুমাত্র কণার আকারের উপর নির্ভর করে। বড় কণার ইলেকট্রনের শক্তি কম থাকে এবং লাল আলো নির্গত করে, যেখানে ছোট কণার ইলেকট্রনের শক্তি বেশি থাকে এবং নীল আলো নির্গত করে।

গবেষকরা সঠিকভাবে নির্ধারণ করতে পারেন যে কোয়ান্টাম বিন্দুগুলি থেকে আলোর কোন রঙ বের হবে কেবল তাদের আকার নিয়ন্ত্রণ করে। এটি অন্যান্য ধরণের ফ্লুরোসেন্ট অণুর ব্যবহারের উপর একটি বিশাল সুবিধা প্রদান করে, যার জন্য প্রতিটি স্বতন্ত্র রঙের জন্য একটি নতুন ধরণের অণু প্রয়োজন।

নিয়ন্ত্রণযোগ্যতার এই সুবিধাটি কোয়ান্টাম বিন্দুর রঙের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়। ন্যানো পার্টিকেলগুলির আকার সামঞ্জস্য করে, গবেষকরা তাদের বৈদ্যুতিক, অপটিক্যাল এবং চৌম্বকীয় প্রভাবগুলির পাশাপাশি তাদের গলনাঙ্কের মতো শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলি বা কীভাবে তারা রাসায়নিক বিক্রিয়াকে প্রভাবিত করে তাও সামঞ্জস্য করতে পারে।

কিভাবে বাভেন্ডির কাজ কোয়ান্টাম ডটসকে ব্যবহারিক করে তুলেছে?

1993 সালে, ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজিতে বাভেন্ডি এবং তার দল কোয়ান্টাম ডটগুলি আরও সুনির্দিষ্টভাবে এবং পূর্বে সম্ভবের চেয়ে উচ্চ মানের সাথে তৈরি করার একটি পদ্ধতি তৈরি করেছিল। তারা তাদের রাসায়নিক অগ্রদূতকে অত্যন্ত গরম দ্রাবকের মধ্যে ইনজেকশন দিয়ে তাত্ক্ষণিকভাবে ন্যানোক্রিস্টালগুলি বৃদ্ধি করার একটি উপায় খুঁজে পেয়েছে। গবেষকরা তখন অবিলম্বে দ্রাবকের তাপমাত্রা কমিয়ে অসীম স্ফটিক "বীজ" তৈরি করে স্ফটিকগুলির বৃদ্ধি বন্ধ করে দেন। ধীরে ধীরে দ্রবণটি পুনরায় গরম করে, তারা ন্যানোক্রিস্টালগুলির আরও বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। তাদের পদ্ধতিটি প্রজননযোগ্যভাবে পছন্দসই আকারের স্ফটিক তৈরি করেছিল এবং এটি বিভিন্ন সিস্টেমের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়া যায়।

কোয়ান্টাম ডট কোথায় ব্যবহার করা হচ্ছে?

আপনি যদি কখনও একটি QLED টিভিতে প্রোগ্রাম দেখে থাকেন তবে আপনি এই ন্যানো পার্টিকেলগুলি খেলার সময় দেখেছেন। তবে এগুলি বায়োমেডিকাল ইমেজিং এবং আলোতেও ব্যবহার করা হচ্ছে। গবেষকরা এখনও কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং যোগাযোগ, নমনীয় ইলেকট্রনিক্স, সেন্সর, দক্ষ সৌর কোষ এবং সৌর জ্বালানির জন্য অনুঘটকগুলিতে এই ন্যানো পার্টিকেলগুলির জন্য অতিরিক্ত অ্যাপ্লিকেশনগুলি অন্বেষণ করছেন।