কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি টুইস্টেড বিলেয়ার গ্রাফিনকে একটি সুপারকন্ডাক্টর করতে সাহায্য করতে পারে

কোয়ান্টাম জ্যামিতি টুইস্টেড বিলেয়ার গ্রাফিন (tBLG) নামে পরিচিত একটি উপাদানকে সুপারকন্ডাক্টর হওয়ার অনুমতি দেওয়ার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, পদার্থবিদদের নতুন পরীক্ষা অনুসারে ওহিও স্টেট ইউনিভার্সিটি, ডালাসে টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয়, এবং জাতীয় বিজ্ঞান ইনস্টিটিউট ফর মেটেরিয়ালস সায়েন্স জাপানে. অনুসন্ধানটি বোঝায় যে সুপারকন্ডাক্টরগুলির জন্য ব্যাপকভাবে নিযুক্ত Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) সমীকরণগুলি tBLG-এর মতো উপাদানগুলির জন্য পরিবর্তন করা দরকার যার চার্জ খুব ধীর গতিতে রয়েছে৷ গবেষকরা বলছেন, এটি উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করে এমন নতুন সুপারকন্ডাক্টরগুলির অনুসন্ধানে নতুন গাইডিং নীতি প্রদান করতে সহায়তা করতে পারে।

গ্রাফিন হল একটি মধুচক্র প্যাটার্নে সাজানো কার্বন পরমাণুর একটি দ্বি-মাত্রিক স্ফটিক। এই তথাকথিত "আশ্চর্যের উপাদান" অনেক ব্যতিক্রমী বৈশিষ্ট্য নিয়ে গর্ব করে, যার মধ্যে উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা যেমন চার্জ বাহক (ইলেকট্রন এবং গর্ত) খুব উচ্চ গতিতে কার্বন জালির মধ্য দিয়ে জুম করে।

2018 সালে গবেষকদের নেতৃত্বে পাবলো জারিলো-হেরেরো এমআইটি-এর দেখা গেছে যে যখন এই জাতীয় দুটি শীট একে অপরের উপরে একটি ছোট কোণ মিসলাইনমেন্টের সাথে স্থাপন করা হয়, তখন তারা একটি কাঠামো তৈরি করে যা একটি moiré superlattice নামে পরিচিত। এবং যখন তাদের মধ্যে মোচড় কোণ 1.08° এর (তাত্ত্বিকভাবে পূর্বাভাসিত) "ম্যাজিক কোণ"-এ পৌঁছে, তখন এই "টুইস্টেড" বিলেয়ার কনফিগারেশন একটি নির্দিষ্ট গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রার নিচে সুপারকন্ডাক্টিভিটির মতো বৈশিষ্ট্য দেখাতে শুরু করে, T_c, – অর্থাৎ, এটি কোনো প্রতিরোধ ছাড়াই বিদ্যুৎ সঞ্চালন করে।

এই কোণে, দুটি সংযুক্ত শীটে ইলেকট্রন চলাচলের উপায় পরিবর্তিত হয় কারণ তারা এখন একই শক্তিতে নিজেদের সংগঠিত করতে বাধ্য হয়। এটি "ফ্ল্যাট" ইলেকট্রনিক ব্যান্ডের দিকে নিয়ে যায়, যেখানে বিভিন্ন মোমেন্টা থাকা সত্ত্বেও ইলেকট্রন অবস্থার ঠিক একই শক্তি থাকে। এই সমতল ব্যান্ড গঠন ইলেকট্রনকে বিচ্ছুরণহীন করে তোলে - অর্থাৎ, তাদের গতিশক্তি সম্পূর্ণরূপে চাপা পড়ে যায় এবং তারা মোয়ার জালিতে নড়াচড়া করতে পারে না। ফলাফল হল যে কণাগুলি প্রায় থেমে যায় এবং সংযুক্ত শীট বরাবর নির্দিষ্ট অবস্থানে স্থানীয় হয়ে যায়।

একটি পরিবাহী প্যারাডক্স

নতুন কাজে নেতৃত্ব দিয়েছেন গবেষক ড মার্ক বোকরাথ এবং জিনি লাউ, দেখায় যে tBLG-এ ইলেকট্রনগুলি প্রায় 700-1200 m/s গতির গতিতে চলে। প্রচলিত পরিপ্রেক্ষিতে এটি দ্রুত মনে হতে পারে, কিন্তু আসলে মনোলেয়ার গ্রাফিনে ইলেকট্রনের গতির চেয়ে 1000 ধীরগতির একটি ফ্যাক্টর।

"এই বেগ টিবিএলজিতে ইলেকট্রনের জন্য একটি অভ্যন্তরীণ গতি গঠন করে এবং তাই উপাদানটি কতটা কারেন্ট বহন করতে পারে তার একটি সীমা, তা সুপারকন্ডাক্টিং বা ধাতব হোক," লাউ ব্যাখ্যা করে। "এই ধীর গতি একটি প্যারাডক্সের জন্ম দেয়: কিভাবে tBLG বিদ্যুৎ সঞ্চালন করে, সুপারকন্ডাক্টকে ছেড়ে দাও, যদি ইলেক্ট্রনগুলি এত ধীরে ধীরে চলে?"

"উত্তরটি হল কোয়ান্টাম জ্যামিতি," সে বলে।

সাধারণ জ্যামিতি বোঝায় কিভাবে বিন্দু বা বস্তু স্থানিকভাবে সম্পর্কিত - উদাহরণস্বরূপ, তারা কত দূরে এবং তারা কিভাবে সংযুক্ত। কোয়ান্টাম জ্যামিতি একই রকম, কিন্তু ইলেক্ট্রনের কোয়ান্টাম প্রকৃতি বর্ণনা করে, যেগুলি কেবল কণাই নয়, তরঙ্গও বটে, এবং এইভাবে তরঙ্গ ফাংশন রয়েছে এবং এই তরঙ্গ ফাংশনগুলি কীভাবে সংযুক্ত এবং আন্তঃলিঙ্ক করে। "এই অবদান অতিপরিবাহীতা সক্ষম করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ হতে দেখা যাচ্ছে," বোকরাথ বলে৷ ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "দ্রুত-চলমান ইলেকট্রনের পরিবর্তে, ইলেকট্রন তরঙ্গ ফাংশনের সমৃদ্ধ সংযোগগুলি গুরুত্বপূর্ণ।"

এখন পর্যন্ত অধিকাংশ সুপারকন্ডাক্টরকে বিসিএস তত্ত্ব দ্বারা বর্ণনা করা হয়েছে (এর আবিষ্কারক, বারডিন, কুপার এবং শ্রিফারের নামে নামকরণ করা হয়েছে)। এই তত্ত্ব ব্যাখ্যা করে কেন অধিকাংশ ধাতব উপাদান তাদের নিচে সুপারকন্ডাক্ট T_c: তাদের ফার্মিওনিক ইলেকট্রন জোড়া হয়ে বোসন তৈরি করে যার নাম কুপার পেয়ার। এই বোসনগুলি একটি পর্যায়-সুসংগত ঘনীভূত গঠন করে যা একটি সুপারকারেন্ট হিসাবে উপাদানের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হতে পারে যা বিক্ষিপ্ততার অভিজ্ঞতা পায় না এবং অতিপরিবাহীতা এটির একটি ফলাফল।

সংক্ষিপ্ত বৈদ্যুতিক ডালগুলি জাদু-কোণ গ্রাফিনে সুপারকন্ডাক্টিভিটি চালু এবং বন্ধ করে

উচ্চ-তাপমাত্রা সুপারকন্ডাক্টরগুলির পিছনের প্রক্রিয়াগুলি ব্যাখ্যা করার ক্ষেত্রে তত্ত্বটি কম পড়ে। প্রকৃতপক্ষে, উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিভিটির অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াটিকে পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক অমীমাংসিত সমস্যাগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচনা করা হয়।

"আমাদের ফলাফলগুলি দেখায় যে বিসিএস সমীকরণগুলি টিবিএলজির মতো সুপারকন্ডাক্টরগুলির জন্য খুব ধীর গতির চার্জ সহ পরিবর্তন করা দরকার," লাউ বলেছেন৷ "আমাদের কাজ নতুন সুপারকন্ডাক্টরগুলির অনুসন্ধানে নতুন গাইডিং নীতিও সরবরাহ করতে পারে যা পরিচিতদের তুলনায় উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করতে পারে," বোকারথ যোগ করে।

দলটি এখন তাত্ত্বিকদের সাথে সহযোগিতায় কোয়ান্টাম জ্যামিতির ভূমিকা পরিমাপ করতে এবং বুঝতে টিবিএলজি তদন্ত চালিয়ে যাবে।

গবেষণা বিস্তারিত আছে প্রকৃতি.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/quantum-effects-could-help-make-twisted-bilayer-graphene-a-superconductor/