उत्कृष्ट गैस परमाणुओं का स्नैपशॉट ग्राफीन सैंडविच के भीतर से निकलता है - फिजिक्स वर्ल्ड

वियना, ऑस्ट्रिया और हेलसिंकी, फ़िनलैंड विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिकों ने कमरे के तापमान वाले उत्कृष्ट गैस परमाणुओं के समूहों की पहली प्रत्यक्ष छवियां ग्राफीन की दो परतों से बने "सैंडविच" में कैद करके ली हैं। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके ली गई छवियां मौलिक संघनित-पदार्थ भौतिकी अनुसंधान में सहायता कर सकती हैं और क्वांटम प्रौद्योगिकी में अनुप्रयोग हो सकती हैं।

भौतिक विज्ञानी के नेतृत्व में जानी कोटाकोस्कीटीम ने यह अध्ययन करते हुए छवियां प्राप्त कीं कि कैसे विकिरण ग्रेफीन (सिर्फ एक परमाणु मोटी कार्बन की एक शीट) और कमजोर वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन द्वारा एक साथ रखे गए अन्य दो-आयामी सामग्रियों के गुणों को संशोधित करता है। वैज्ञानिकों ने देखा कि जब उन्होंने मल्टीलेयर ग्राफीन के नमूने को विकिरणित करने के लिए उत्कृष्ट गैस आयनों का उपयोग किया, तो आयन सामग्री की दो शीटों के बीच फंस सकते हैं। ऐसा होने के लिए, विकिरणित आयनों की ऊर्जा बिल्कुल सही होनी चाहिए: पहली शीट से गुजरने के लिए पर्याप्त तेज़, लेकिन दूसरी से नहीं।

टीम के सदस्य बताते हैं, "हम उत्कृष्ट गैस आयनों को बहुस्तरीय संरचनाओं में प्रत्यारोपित करके ऐसा करने में सफल रहे।" मैनुएल लैंगल, किसने शुरू किया 2017 के अंत में अपनी मास्टर थीसिस के दौरान इस प्रोजेक्ट पर काम कर रहे थे. "अगर हम प्रत्यारोपित आयनों को पांच-परत में नहीं बल्कि दो-परत वाले नमूने में पाते हैं, तो हम जानते हैं कि ऊर्जा बहुत अधिक है।"

उनके काम में, जो प्रकाशित हुआ है प्रकृति सामग्रीशोधकर्ताओं ने स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसटीईएम) का उपयोग करके क्रिप्टन और क्सीनन आयन समूहों का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि क्रिप्टन-विकिरणित नमूनों के लिए, दो ग्राफीन परतों के बीच 60 ईवी पर सफल आरोपण हुआ। क्सीनन-विकिरणित नमूनों के लिए, "स्वीट स्पॉट" 55 ईवी और 65 ईवी के बीच था।

सघन रूप से भरे हुए द्वि-आयामी नैनोक्लस्टर

क्योंकि उत्कृष्ट गैसें अधिकतर निष्क्रिय होती हैं और शायद ही कभी रासायनिक बंधन बनाती हैं, परमाणु अपने ग्राफीन सैंडविच के भीतर स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। हालाँकि, कुछ क्षेत्रों में, दो या दो से अधिक परमाणु एक साथ आ सकते हैं और नियमित, सघन रूप से भरे हुए दो-आयामी नैनोक्लस्टर बना सकते हैं। ये नैनोक्लस्टर बहुत कमजोर-इंटरैक्टिंग प्रणालियों के अध्ययन के लिए एक उत्कृष्ट परीक्षण स्थल बनाते हैं।

शोधकर्ताओं ने पाया कि 100 परमाणुओं से बने क्सीनन के समूह ठोस प्रणालियों की तरह व्यवहार करते हैं लेकिन 16 परमाणुओं वाले क्रिप्टन समूह कभी-कभी तरल पदार्थ जैसा व्यवहार दिखाते हैं। हालाँकि वे अभी तक यह नहीं समझ पाए हैं कि ऐसा क्यों है, उनका कहना है कि यह खोज एनकैप्सुलेटेड वैन डेर वाल सामग्रियों पर केंद्रित अध्ययन का एक नया क्षेत्र खोल सकती है।

एकल परमाणु एक ग्रेफीन सैंडविच के अंदर तैरते हैं

 लैंगले के अनुसार और कोटाकोस्कीवर्तमान में इन संरचनाओं के लिए अनुप्रयोगों की भविष्यवाणी करना कठिन है। हालाँकि, चूंकि उत्कृष्ट गैसों को नियमित रूप से प्रकाश स्रोतों और लेजर में नियोजित किया जाता है, इसलिए क्वांटम सूचना प्रौद्योगिकी में उनका भविष्य में कुछ उपयोग हो सकता है।

 आगे देख रहे हैं, वियना-हेलसिंकी टीम अब विभिन्न तापमानों और दबावों पर प्रयोग दोहराने की योजना बना रही है। "हम गैसों के मिश्रण का अध्ययन करने और हेक्सागोनल बोरान नाइट्राइड (कभी-कभी 'ग्राफीन के चचेरे भाई' कहा जाता है) या बहु-स्तरित संरचनाओं जैसे विभिन्न दो-आयामी सामग्रियों को देखने की भी योजना बनाते हैं," लैंगले बताते हैं भौतिकी की दुनिया.