ایک نیا کوانٹم سینسر الیکٹرک گاڑیوں کی بیٹریوں میں ذخیرہ شدہ توانائی کی موجودہ ڈیوائسز سے کہیں زیادہ درست طریقے سے پیمائش کرسکتا ہے - اس کے موجدوں کے مطابق Mutsuko Hatano ٹوکیو انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی اور جاپان میں اس کے ساتھیوں میں۔ ان کا سینسر ڈائمنڈ میں نائٹروجن – ویکینسی (NV) مراکز کا استعمال کرتا ہے اور یہ برقی گاڑیوں کی رینج اور توانائی کی کارکردگی میں خاطر خواہ بہتری کا باعث بن سکتا ہے۔
الیکٹرک گاڑیاں (EVs) کو گرین ہاؤس گیسوں کے اخراج کو ختم کرنے کی عالمی کوشش کے ایک اہم عنصر کے طور پر دیکھا جاتا ہے۔ ان کی کارکردگی کی ایک حد ای وی کی یہ اندازہ لگانے کی صلاحیت ہے کہ اس کی بیٹریوں میں کتنی توانائی باقی ہے۔
آج، بقیہ توانائی کا تخمینہ بیٹریوں سے بہنے والے برقی رو کی پیمائش کرکے لگایا جاتا ہے کیونکہ EV چل رہا ہے۔ اگرچہ یہ دھارے سینکڑوں ایمپیئر تک پہنچ سکتے ہیں، لیکن ان کی اوسط قدر عام طور پر صرف 10 A کے لگ بھگ ہوتی ہے۔ نتیجتاً، موجودہ سینسر کو ایک بڑی متحرک رینج پر کام کرنا چاہیے، جس کی وجہ سے وہ ارد گرد کے ماحول کے شور کے لیے انتہائی حساس ہوتے ہیں۔
حفاظتی مارجن
اس شور کا مطلب ہے کہ بیٹری کی باقی توانائی کا اندازہ صرف 10% کی درستگی کے اندر لگایا جا سکتا ہے۔ اس لیے محفوظ رہنے کے لیے، EV بیٹریوں کو ری چارج کیا جانا چاہیے جب وہ اپنی توانائی کی صلاحیت کے 10% تک گر جائیں۔ یہ EV کی ڈرائیونگ رینج پر ایک اہم حد رکھتا ہے اور اس کا مطلب ہے کہ ہدف کی حد کو حاصل کرنے کے لیے بھاری بیٹریوں کی ضرورت ہوتی ہے۔
اس درستگی کو بہتر بنانے کے لیے، Hatano کی ٹیم نے NV مراکز پر مبنی ڈائمنڈ کوانٹم سینسر کے جوڑے کا استعمال کرتے ہوئے کرنٹ کی پیمائش کی۔ ایک NV مرکز ایک نجاست ہے جس میں ہیرے کی جالی میں کاربن کے دو ایٹموں کی جگہ ایک نائٹروجن ایٹم اور ایک ملحقہ خالی جگہ ہوتی ہے۔
ایک NV مرکز ایک چھوٹے اسپن مقناطیسی لمحے کے طور پر برتاؤ کرتا ہے جو بیرونی مقناطیسی شعبوں کے لیے بہت حساس ہوتا ہے۔ روشنی اور مائیکرو ویوز کا استعمال کرتے ہوئے NV مراکز کی جانچ کرکے ان شعبوں کو بہت درست طریقے سے ماپا جا سکتا ہے۔
تفریق کی پیمائش
اپنے مطالعے میں، محققین نے ہیرے کے سینسر کا ایک جوڑا ای وی بس بار کے دونوں طرف رکھا، جو دھات کی ایک موٹی پٹی ہے جو ای وی کی بیٹری کو اس کی موٹروں اور دیگر برقی اجزاء سے جوڑتی ہے۔ جیسے ہی کرنٹ بس بار سے گزرتا ہے، یہ ایک مقناطیسی میدان بناتا ہے جسے ہیرے کے دونوں سینسر سے ماپا جاتا ہے۔ چونکہ سینسر بس بار کے دونوں طرف واقع ہیں، ایک سینسر مقناطیسی میدان کے لیے مثبت قدر کی پیمائش کرتا ہے اور دوسرا منفی قدر کی پیمائش کرتا ہے۔ اہم طور پر، وہ دونوں شور کی ایک ہی سطح کی پیمائش کرتے ہیں - لہذا ایک پیمائش کو دوسرے سے گھٹانے سے شور ختم ہوجاتا ہے۔
ہائی ریزولوشن ڈائمنڈ سینسر دل میں برقی رو کا نقشہ بناتا ہے۔
اس تفریق والی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے، ٹیم نے بس بار میں کرنٹ کو 130 A، اور 10 mA تک کم - شور والے ماحول میں بھی ناپا۔ اس کے بعد ٹیم نے کرنٹ کو ±1000 A تک کرینک کیا اور سینسر کو -45°C–85°C درجہ حرارت کی حد میں چلایا اور پیمائش کی اچھی کارکردگی کا مشاہدہ کیا۔
ٹیم کا کہنا ہے کہ سینسر ای وی بیٹریوں کے وزن کو 10 فیصد تک کم کر سکتے ہیں، جس سے ای وی چلانے اور تیار کرنے کے لیے درکار توانائی کم ہو جائے گی۔ ان کا اندازہ ہے کہ سینسرز کا تجارتی رول آؤٹ بالآخر 0.2 تک ٹرانسپورٹ انڈسٹری کے ذریعے خارج ہونے والی کاربن ڈائی آکسائیڈ کو تقریباً 2030 فیصد تک کم کر سکتا ہے – ممکنہ طور پر خالص صفر کاربن کے اخراج کے ہدف کو ایک قدم کے قریب لاتا ہے۔
تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ سائنسی رپورٹیں.
