برطانیہ میں طبیعیات دانوں نے خود کو جمع کرنے والا فوٹوونک نظام ڈیزائن کیا ہے، جو بدلتی ہوئی روشنی کے جواب میں پیدا ہونے والے لیزر بیم کو فعال طور پر ڈھال سکتا ہے۔ ٹیم، کی قیادت میں ریکارڈو سیپینزا امپیریل کالج لندن میں اور جارجیو وولپ یونیورسٹی کالج لندن میں، ان کے ڈیزائن کو معطل شدہ مائکرو پارٹیکلز کے نظام کے گرد بنایا گیا، جس نے مرکب کو روشن کرنے پر گھنے کلسٹر بنائے۔
فطرت میں بہت سے نظام انفرادی عناصر کے گروپوں کے اندر مربوط ڈھانچے اور پیٹرن بنانے کے لیے اپنے ارد گرد کے ماحول میں توانائی کا استعمال کر سکتے ہیں۔ یہ مچھلیوں کے اسکولوں سے لے کر شکاریوں سے بچنے کے لیے متحرک طور پر اپنی شکل بدلتے ہیں، جسمانی افعال جیسے کہ پٹھوں کے سکڑاؤ کے جواب میں پروٹین کے فولڈنگ تک۔
تحقیق کا ایک وسیع میدان اب مصنوعی مواد میں اس خود ساختہ تنظیم کی تقلید کے لیے وقف ہے، جو اپنے بدلتے ہوئے ماحول کے جواب میں خود کو ڈھال اور دوبارہ تشکیل دے سکتا ہے۔ اس تازہ ترین تحقیق میں رپورٹ کیا گیا ہے۔ فطرت طبیعیات, Sapienza اور Volpe کی ٹیم کا مقصد ایک لیزر ڈیوائس میں اس اثر کو دوبارہ پیدا کرنا تھا، جو اس کے ماحول کو تبدیل کرنے کے بعد پیدا ہونے والی روشنی کو تبدیل کرتا ہے۔
اس کو حاصل کرنے کے لیے، محققین نے کولائیڈز نامی مواد کی ایک منفرد کلاس کا استحصال کیا، جس میں ذرات ایک مائع میں منتشر ہوتے ہیں۔ چونکہ ان ذرات کو نظر آنے والی روشنی کی طول موج کے مقابلے سائز کے ساتھ آسانی سے ترکیب کیا جا سکتا ہے، اس لیے کولائیڈز کو پہلے سے ہی بڑے پیمانے پر جدید فوٹوونک آلات کے بلڈنگ بلاکس کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے - بشمول لیزر۔
جب ان کے ذرات کو لیزر رنگوں کے محلول میں معطل کر دیا جاتا ہے، تو یہ مرکب اپنے اندر پھنسی ہوئی روشنی کو بکھیرتے اور بڑھا سکتے ہیں، ایک اور اعلی توانائی والے لیزر کے ساتھ آپٹیکل پمپنگ کے ذریعے لیزر بیم تیار کر سکتے ہیں۔ تاہم، اب تک، ان ڈیزائنوں میں بڑے پیمانے پر جامد کولائیڈز شامل ہیں، جن کے ذرات اپنے اردگرد کی تبدیلی کے بعد خود کو دوبارہ تشکیل نہیں دے سکتے۔
اپنے تجربے میں، Sapienza، Volpe اور ساتھیوں نے ایک زیادہ جدید کولائیڈ مرکب متعارف کرایا، جس میں ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ (TiO2) ذرات کو لیزر ڈائی کے ایتھنول محلول میں یکساں طور پر معطل کیا گیا تھا جس میں جینس کے ذرات بھی شامل تھے (جن کے دو الگ الگ پہلو ہیں جن کی مختلف جسمانی خصوصیات ہیں)۔ جینس کے ذرات کی کروی سطحوں میں سے ایک نصف کو ننگا چھوڑ دیا گیا تھا، جب کہ دوسری کاربن کی ایک پتلی تہہ سے لیپت تھی، اس کی حرارتی خصوصیات کو تبدیل کر دیا گیا تھا۔
اس کا مطلب یہ تھا کہ جب جینس کے ذرات کو 632.8 nm HeNe لیزر سے روشن کیا گیا تو انہوں نے اپنے ارد گرد موجود مائع میں سالماتی پیمانے پر درجہ حرارت کا میلان پیدا کیا۔ یہ TiO کی وجہ سے2 کولائیڈ میں موجود ذرات اپنے آپ کو گرم جینس پارٹیکل کے گرد جمع کرتے ہیں اور ایک نظری گہا بناتے ہیں۔ روشنی ختم ہونے کے بعد، جینس کا ذرہ ٹھنڈا ہو جاتا ہے اور ذرات واپس اپنے اصلی، یکساں انتظامات پر منتشر ہو جاتے ہیں۔
نیا سیمی کنڈکٹر لیزر ایک ہی فریکوئنسی پر ہائی پاور فراہم کرتا ہے۔
اس منفرد رویے نے Sapienza اور Volpe کی ٹیم کو اپنے TiO کے سائز اور کثافت کو احتیاط سے کنٹرول کرنے کی اجازت دی۔2کلسٹرز آپٹیکل پمپنگ کے ذریعے، انہوں نے ظاہر کیا کہ کافی گھنے کلسٹرز ایک شدید لیزر پیدا کر سکتے ہیں، جو نظر آنے والی طول موج کی ایک تنگ رینج میں پھیلے ہوئے ہیں۔ یہ عمل مکمل طور پر الٹنے والا بھی تھا، ایک بار روشنی ہٹانے کے بعد لیزر مدھم اور وسیع ہو جاتا تھا۔
ایک لیزر سسٹم کا مظاہرہ کرتے ہوئے جو روشنی میں ہونے والی تبدیلیوں کا فعال طور پر جواب دے سکتا ہے، محققین کو امید ہے کہ ان کے نتائج خود کو جمع کرنے والے فوٹوونک مواد کی ایک نئی نسل کو متاثر کر سکتے ہیں: سینسنگ، لائٹ بیسڈ کمپیوٹنگ اور سمارٹ ڈسپلے جیسی وسیع ایپلی کیشنز کے لیے موزوں۔
