একক পরমাণু গ্রাফিন স্যান্ডউইচের ভিতরে সাঁতার কাটে

একটি নতুন কৌশল প্রথমবারের জন্য কঠিন এবং তরলের মধ্যে ইন্টারফেসে একক পরমাণুর "সাঁতার" ভিডিও ক্যাপচার করা সম্ভব করে তোলে। পদ্ধতিটি তরলকে আটকানোর জন্য দ্বি-মাত্রিক উপকরণের স্তূপ ব্যবহার করে, এটি চরিত্রায়নের কৌশলগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ করে যার জন্য সাধারণত ভ্যাকুয়াম অবস্থার প্রয়োজন হয়। এটি গবেষকদের আরও ভালভাবে বুঝতে সক্ষম করে যে এই ইন্টারফেসে পরমাণুগুলি কীভাবে আচরণ করে, যা ব্যাটারি, অনুঘটক সিস্টেম এবং বিচ্ছেদ ঝিল্লির মতো ডিভাইসগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপি (STM) এবং ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (TEM) সহ একক পরমাণুর ছবি তোলার জন্য বেশ কিছু কৌশল বিদ্যমান। যাইহোক, তারা নমুনার পৃষ্ঠের পরমাণুগুলিকে উচ্চ-শূন্য পরিবেশে উন্মুক্ত করার সাথে জড়িত, যা উপাদানটির গঠন পরিবর্তন করতে পারে। যে কৌশলগুলির জন্য ভ্যাকুয়ামের প্রয়োজন হয় না, সেগুলি হয় নিম্ন-রেজোলিউশন বা শুধুমাত্র অল্প সময়ের জন্য কাজ করে, যার অর্থ হল পরমাণুর গতি ভিডিওতে ক্যাপচার করা যায় না।

পদার্থ বিজ্ঞানীদের নেতৃত্বে গবেষকরা সারাহ হাই এর ইউনিভার্সিটি অফ ম্যানচেস্টারের ন্যাশনাল গ্রাফিন ইনস্টিটিউট (এনজিআই) এখন একটি নতুন পদ্ধতির বিকাশ করেছে যা তাদের পৃষ্ঠের একক পরমাণুর গতি ট্র্যাক করতে সক্ষম করে যখন সেই পৃষ্ঠটি তরল দ্বারা বেষ্টিত থাকে। তারা দেখিয়েছে যে এই পরিস্থিতিতে পরমাণুগুলি ভ্যাকুয়ামের তুলনায় খুব আলাদাভাবে আচরণ করে। "এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ," হাই ব্যাখ্যা করে, "যেহেতু আমরা বাস্তবসম্মত প্রতিক্রিয়া/পরিবেশগত অবস্থার জন্য পারমাণবিক আচরণ বুঝতে চাই যে উপাদানটি ব্যবহারে অভিজ্ঞতা লাভ করবে - উদাহরণস্বরূপ, একটি ব্যাটারি, সুপারক্যাপাসিটর এবং ঝিল্লি প্রতিক্রিয়া জাহাজে।"

তরল দুটি পাতলা স্তর মধ্যে স্থগিত নমুনা

তাদের পরীক্ষায়, এনজিআই গবেষকরা তাদের নমুনা স্যান্ডউইচ করেছেন - এই ক্ষেত্রে, মলিবডেনাম ডিসালফাইডের পারমাণবিকভাবে-পাতলা শীট - একটি টিইএম-এ বোরন নাইট্রাইড (বিএন) এর দুটি শীটের মধ্যে। তারপরে তারা বিএন-এর নির্দিষ্ট অঞ্চলে ছিদ্র খোদাই করার জন্য লিথোগ্রাফি ব্যবহার করেছিল যাতে গর্তগুলি ওভারল্যাপ করা জায়গাগুলিতে নমুনাটি স্থগিত করা যায়। অবশেষে, তারা BN এর উপরে এবং নীচে দুটি গ্রাফিন স্তর যুক্ত করেছে এবং গর্তে একটি তরল আটকাতে এগুলি ব্যবহার করেছে। ফলস্বরূপ গঠন, যেখানে নমুনাটি তরলের দুটি স্তরের মধ্যে সাসপেন্ড করা হয়, তা মাত্র 70 এনএম পুরু, হাই বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.

এই তথাকথিত ডাবল গ্রাফিন তরল কোষের জন্য ধন্যবাদ, গবেষকরা তরল দ্বারা বেষ্টিত থাকাকালীন একক পরমাণুর "সাঁতার" ভিডিও অর্জন করতে সক্ষম হন। তারপরে ভিডিওগুলিতে পরমাণুগুলি কীভাবে স্থানান্তরিত হয়েছিল তা বিশ্লেষণ করে এবং কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীদের দ্বারা বিকাশিত তাত্ত্বিক মডেলগুলির সাথে এই গতির তুলনা করে, তারা কীভাবে একটি তরল পরিবেশ পারমাণবিক আচরণকে প্রভাবিত করে সে সম্পর্কে নতুন অন্তর্দৃষ্টি পেয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, তারা দেখতে পেয়েছে যে তরলটি পরমাণুর গতিবিধিকে ত্বরান্বিত করে এবং অন্তর্নিহিত কঠিনের ক্ষেত্রে তাদের পছন্দের "বিশ্রামের স্থান" পরিবর্তন করে।

"নতুন কৌশল কঠিন-তরল ইন্টারফেসে পরমাণুর আচরণ সম্পর্কে আমাদের বোঝার উন্নতি করতে সাহায্য করতে পারে," হাই বলেছেন। "এই ধরনের ইন্টারফেসিয়াল আচরণ সাধারণত কম রেজোলিউশনে পরীক্ষা করা হয়, তবে এটি ব্যাটারির জীবনকাল, অনেক অনুঘটক সিস্টেমের কার্যকলাপ এবং দীর্ঘায়ু, বিচ্ছেদ ঝিল্লির কার্যকারিতা এবং সেইসাথে অন্যান্য অনেক অ্যাপ্লিকেশন নির্ধারণ করে।"

গবেষকরা বলছেন যে তারা এখন উপকরণের বিস্তৃত পরিসর অধ্যয়ন করছেন এবং বিভিন্ন তরল পরিবেশের জন্য তাদের আচরণ কীভাবে পরিবর্তিত হয়। "এখানে লক্ষ্য হল উন্নত উপকরণগুলির সংশ্লেষণকে অপ্টিমাইজ করা যা নেট জিরো এনার্জি ট্রানজিশনের জন্য প্রয়োজন হবে," হাইগ উপসংহারে বলেছেন।

অধ্যয়ন বিস্তারিত আছে প্রকৃতি.