مونو کرسٹل لائن سونا الیکٹرانک آلات کو کارکردگی کی حد کے قریب لاتا ہے - فزکس ورلڈ

سونا طویل عرصے سے الیکٹرانک آلات جیسے بائیوسینسرز، امیجنگ سسٹمز، انرجی ہارویسٹرس اور انفارمیشن پروسیسرز کی فوٹو حساسیت کو بڑھانے کا ایک مقبول طریقہ رہا ہے۔ اب تک، استعمال شدہ سونا پولی کرسٹل لائن رہا ہے، لیکن پچھلے کچھ سالوں میں مختلف تحقیقی گروپوں نے مونوکرسٹل لائن سونا تیار کرنے کی تکنیکوں کو ٹھیک کیا ہے۔

محققین کی قیادت اناتولی زیات کنگز کالج لندن میں، برطانیہ اور Giulia Tagliabue سوئٹزرلینڈ میں École Polytechnique Fédérale de Lousanne میں ہیں۔ اب رپورٹنگ کہ ان نئی مونو کرسٹل لائن گولڈ فلموں میں الیکٹران پولی کرسٹل لائن سونے کے الیکٹرانوں سے نمایاں طور پر مختلف برتاؤ کرتے ہیں۔ "ہمارے پاس ایسی حیرتیں تھیں جن کی ہمیں توقع نہیں تھی،" زیات بتاتی ہیں۔ طبیعیات کی دنیا. وہ کہتے ہیں کہ اختلافات درخواستوں کے لیے اہم فوائد لا سکتے ہیں۔

پلازمونک پریکٹیکلز

سونا ایک کارآمد فوٹو سنسیٹائزر بناتا ہے کیونکہ یہ ایک گونجنے والے ردعمل کی حمایت کرتا ہے جس میں واقعہ روشنی کا دوغلا برقی مقناطیسی میدان الیکٹرانوں کو اجتماعی طور پر آگے پیچھے کرتا ہے۔ اس اجتماعی حرکت کو پلاسمون کہا جاتا ہے، اور جیسے ہی دوغلا مرحلے سے باہر آتا ہے، پلازمون میں توانائی الیکٹرانوں اور سونے میں مثبت چارج شدہ سوراخوں تک جاتی ہے۔ توانائی کی اس منتقلی کی بدولت، الیکٹران مواد کے توازن کے درجہ حرارت سے کہیں زیادہ موثر درجہ حرارت تیار کرتے ہیں۔ یہ "گرم" الیکٹران ہیں جو کیمیائی رد عمل شروع کرنے، فوٹوون کا پتہ لگانے، توانائی کو ذخیرہ کرنے وغیرہ میں بہت مفید ہیں۔ اہم چیلنج ان کو نکالنا ہے اس سے پہلے کہ وہ اپنی توانائی کھو دیں۔

زیادہ تر حصے کے لیے، سونے کی فلمیں مواد کو ایک سبسٹریٹ پر پھینک کر، پولی کرسٹل لائن مائیکرو اسٹرکچر تیار کر کے تیار کی جاتی ہیں۔ اگرچہ مونوکرسٹل لائن سونے کو اگانے کے لیے درکار کیمیائی عمل کچھ عرصے سے معلوم ہیں، زائیٹس بتاتے ہیں کہ "اس دنیا میں کچھ بھی مفت نہیں ہے"، اور تجارت بہت زیادہ ہے۔ خاص طور پر، 100 nm سے کم موٹی مونوکریسٹلین سونے کی تہوں کے لیے، زیادہ سے زیادہ پس منظر کے طول و عرض صرف چند مائیکرو میٹر ہیں، جو ایپلی کیشنز کو محدود کرتے ہیں۔

تاہم، پچھلے چند سالوں میں، کیمیائی عمل اس حد تک بہتر ہوئے ہیں کہ 20 ینیم سے کم موٹائی کے ساتھ سینکڑوں مائیکرو میٹر پر پھیلے ہوئے مائیکرو فلیکس ممکن ہیں. ان بہتریوں نے زیات اور اس کے ساتھیوں کو یہ دریافت کرنے پر آمادہ کیا کہ پلاسمونک ایپلی کیشنز کے لیے انہیں کیا فوائد حاصل ہو سکتے ہیں۔

ڈبل ویمی

مونو کرسٹل لائن گولڈ مائیکرو فلیکس کے ممکنہ فوائد کی چھان بین کے لیے، زائیٹس اور ان کے ساتھیوں نے پولی کرسٹل لائن اور مونو کرسٹل لائن ورژنز کا موازنہ پمپ اور پروب پلس کا استعمال کرتے ہوئے کیا جو صرف فیمٹوسیکنڈ کے فاصلے پر ہیں۔ ان دالوں نے انہیں گرم الیکٹرانوں کے انتہائی فاسٹ کشی کے عمل کی نگرانی کرنے کے قابل بنایا۔ انہوں نے پایا کہ مونوکرسٹل لائن فلیکس میں الیکٹران زیادہ دیر تک گرم رہتے ہیں، جب کہ پولی کرسٹل لائن فلیکس میں، اناج کی حدود کی موجودگی الیکٹران کے زیادہ بکھرنے اور توانائی کے زیادہ نقصان کا باعث بنتی ہے۔

محققین نے یہ بھی پایا کہ وہ مونو کرسٹل سونے سے زیادہ موثر طریقے سے گرم الیکٹران نکال سکتے ہیں۔ چونکہ سونے کی سطح پر الیکٹران کے واقعے کے کل اندرونی عکاسی کا زاویہ چھوٹا ہوتا ہے، اس لیے پولی کرسٹل لائن سونے کی سطح کو جان بوجھ کر کھردرا کیا جاتا ہے تاکہ یہ امکانات بڑھ جائیں کہ ایک الیکٹران سطح سے ایسے زاویے سے ٹکرائے گا جو اسے فرار ہونے اور نکالنے کی اجازت دیتا ہے۔ اس کے برعکس، مونو کرسٹل لائن سونے کی سطح جوہری طور پر ہموار تھی، پھر بھی الیکٹران نکالنے کی کارکردگی 9٪ کی نظریاتی حد کے قریب تھی۔ محققین اس کی وجہ گرم الیکٹران کی طویل زندگی کو قرار دیتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ الیکٹران کی سطح کے ساتھ انتہائی توانائی بخش حالت میں اتنی زیادہ آمیزش ہوتی ہے کہ وہ آخر کار فرار ہو جائیں گے۔

اس کے برعکس، زائیٹس نوٹ کرتے ہیں کہ پولی کرسٹل لائن فلمیں ڈبل ہٹ لیتی ہیں۔ "الیکٹران کی توانائی کم ہے اور نکالنے کی کارکردگی کم ہے،" وہ کہتے ہیں۔ جب انہوں نے پولی کرسٹل لائن اور مونو کرسٹل لائن فلیکس کا موازنہ کرنے کے لیے اپنے تجربات شروع کیے تو وہ کہتے ہیں، یہ بالکل واضح نہیں تھا کہ یہ اثرات اتنے حیران کن ہوں گے۔ درحقیقت، ٹیم میں سے کچھ نے تجربات کو انجام دینے کے نقطہ پر سوال اٹھایا۔

بنیادی اختلافات

مطالعہ نے مزید اہم اختلافات کا بھی انکشاف کیا۔ مثال کے طور پر، محققین الیکٹرانوں کی غیر معمولی تقسیم کے اثرات کا پتہ لگانے کے قابل تھے جو مواد کے انٹرفیس کو دھندلا کرتے ہیں، تیز حدود کو ہٹاتے ہیں جو سادہ "کھلونے" ماڈلز میں ظاہر ہوتے ہیں۔ یہ خالی الیکٹران ملحقہ سبسٹریٹ مواد میں فونونز – جالی کمپن – کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ سونے کی پتلی فلموں کے لیے یہ ایوینسینٹ الیکٹران گولڈ فلم میں موجود الیکٹرانوں کا ایک بڑا حصہ بناتے ہیں، اس لیے مجموعی طور پر الیکٹران اپنی توانائی تیزی سے کھو دیتے ہیں۔ تاہم، معاملہ الٹ ہے جب ایکسائٹیشن لیزر پاور کو بڑھایا جاتا ہے کیونکہ وہ زیادہ گرم ہوتے ہیں اور ٹھنڈا ہونے کے لیے فونون کے ساتھ زیادہ دستک دیتے ہیں۔

نتائج نے طویل عرصے تک رہنے والے گرم الیکٹرانوں کی وجہ سے بینڈ کی ساخت میں تبدیلی کا بھی اشارہ کیا۔ اگرچہ نظریہ یہ تجویز کرتا ہے کہ گرم الیکٹرانوں کے درمیان اور گرم الیکٹرانوں اور جالی ایٹموں کے درمیان باہمی تعاملات اس اثر کا باعث بن سکتے ہیں، لیکن یہ واضح نہیں تھا کہ یہ مطالعہ میں اعتدال پسند لیزر توانائیوں پر نمایاں ہوگا۔ "آپ تصور کر سکتے ہیں کہ اگر آپ کے پاس اعلیٰ طاقتیں ہیں تو آپ پگھلنا شروع کر دیتے ہیں،" زیات کہتے ہیں۔ "ان کم جوش کی طاقتوں پر اس کا مشاہدہ کرنا، یہ دلچسپ تھا۔"

گولڈ نانوروڈز طویل مدتی بائیوسینسنگ کے لیے مثالی امیدوار ہیں۔

پین وانگ, Zhejiang یونیورسٹی میں ایک آپٹیکل انجینئر جو اس مطالعہ میں براہ راست شامل نہیں تھا، اسے "واقعی متاثر کن" کے طور پر بیان کرتا ہے۔ "یہ نتائج مونوکرسٹل لائن دھاتوں میں غیر متوازن کیریئر کی حرکیات کی گہری بنیادی تفہیم کے لئے بہت اہمیت کے حامل ہیں اور اعلی کارکردگی والے ہاٹ کیریئر آلات کو ڈیزائن کرنے کے لئے ایک مفید رہنما خطوط فراہم کرتے ہیں ،" وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا. حالیہ کام کا حوالہ دیتے ہوئے جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ایسی فلمیں اور بھی پتلی بنائی جا سکتی ہیں، انہوں نے مزید کہا کہ نینو میٹر موٹی مونوکریسٹل لائن سونے میں الٹرا فاسٹ کیریئر ڈائنامکس کی چھان بین کرنا بھی "بہت دلچسپ" ہوگا۔

نتائج سامنے آتے ہیں فطرت، قدرت مواصلات.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/monocrystalline-gold-brings-electronic-devices-near-the-efficiency-limit/