ایک نئی تکنیک پہلی بار ٹھوس اور مائع کے درمیان انٹرفیس پر واحد ایٹم "تیراکی" کی ویڈیوز کو حاصل کرنا ممکن بناتی ہے۔ یہ نقطہ نظر مائع کو پھنسانے کے لیے دو جہتی مواد کے ڈھیروں کا استعمال کرتا ہے، جس سے یہ خصوصیت کی تکنیکوں کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے جن کے لیے عام طور پر ویکیوم حالات کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ محققین کو بہتر طور پر سمجھنے کے قابل بنا سکتا ہے کہ ایٹم ان انٹرفیس پر کیسے برتاؤ کرتے ہیں، جو بیٹریاں، کیٹلیٹک سسٹمز اور علیحدگی کی جھلیوں جیسے آلات میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔
سنگل ایٹم کی تصویر بنانے کے لیے کئی تکنیکیں موجود ہیں، بشمول اسکیننگ ٹنلنگ مائکروسکوپی (STM) اور ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی (TEM)۔ تاہم، ان میں نمونے کی سطح پر موجود ایٹموں کو ہائی ویکیوم ماحول میں بے نقاب کرنا شامل ہے، جو مواد کی ساخت کو تبدیل کر سکتا ہے۔ وہ تکنیک جن کے لیے خلا کی ضرورت نہیں ہوتی، اس دوران، یا تو کم ریزولیوشن ہوتی ہیں یا صرف مختصر وقت کے لیے کام کرتی ہیں، مطلب یہ ہے کہ ایٹموں کی حرکت کو ویڈیو پر کیپچر نہیں کیا جا سکتا۔
محققین مواد سائنسدانوں کی قیادت میں سارہ ہائی کی یونیورسٹی آف مانچسٹر کے نیشنل گرافین انسٹی ٹیوٹ (این جی آئی) نے اب ایک نیا نقطہ نظر تیار کیا ہے جو انہیں کسی سطح پر ایک ایٹم کی حرکت کو ٹریک کرنے کے قابل بناتا ہے جب وہ سطح مائع سے گھری ہوتی ہے۔ انہوں نے ظاہر کیا کہ ان حالات میں ایٹم خلا میں ہونے سے بہت مختلف سلوک کرتے ہیں۔ "یہ بہت اہم ہے،" ہیگ بتاتے ہیں، "چونکہ ہم حقیقت پسندانہ رد عمل/ماحولیاتی حالات کے لیے جوہری رویے کو سمجھنا چاہتے ہیں جن کا مواد استعمال میں تجربہ کرے گا - مثال کے طور پر، بیٹری، سپر کیپیسیٹر اور جھلی کے رد عمل والے برتنوں میں۔"
نمونہ مائع کی دو پتلی تہوں کے درمیان معطل ہے۔
اپنے تجربات میں، NGI محققین نے اپنے نمونے کو سینڈویچ کیا - اس صورت میں، مولیبڈینم ڈسلفائیڈ کی جوہری طور پر پتلی شیٹس - ایک TEM میں بوران نائٹرائڈ (BN) کی دو چادروں کے درمیان۔ اس کے بعد انہوں نے BN کے مخصوص علاقوں میں سوراخ کرنے کے لیے لتھوگرافی کا استعمال کیا تاکہ نمونے کو ان علاقوں میں معطل کیا جا سکے جہاں سوراخ اوورلیپ ہو گئے۔ آخر میں، انہوں نے BN کے اوپر اور نیچے دو گرافین پرتیں شامل کیں اور ان کا استعمال سوراخوں میں مائع کو پھنسانے کے لیے کیا۔ ہیگ بتاتا ہے کہ نتیجے میں بننے والا ڈھانچہ، جس میں نمونہ مائع کی دو تہوں کے درمیان معلق ہے، صرف 70 ینیم موٹی ہے۔ طبیعیات کی دنیا.
اس نام نہاد ڈبل گرافین مائع سیل کی بدولت، محققین مائع سے گھرے ہوئے واحد ایٹم "تیراکی" کی ویڈیوز حاصل کرنے میں کامیاب رہے۔ اس کے بعد ویڈیوز میں ایٹموں کی حرکت کا تجزیہ کرنے اور کیمبرج یونیورسٹی کے ساتھیوں کے تیار کردہ نظریاتی ماڈلز سے اس حرکت کا موازنہ کرتے ہوئے، انہوں نے اس بارے میں تازہ بصیرت حاصل کی کہ مائع ماحول ایٹم کے رویے کو کیسے متاثر کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، انہوں نے پایا کہ مائع ایٹموں کی حرکت کو تیز کرتا ہے جبکہ بنیادی ٹھوس کے حوالے سے اپنی ترجیحی "آرام کی جگہوں" کو بھی تبدیل کرتا ہے۔
گرافین سینڈوچ برف کو دور کرتا ہے۔
"نئی تکنیک ٹھوس مائع انٹرفیس پر ایٹموں کے رویے کے بارے میں ہماری سمجھ کو بہتر بنانے میں مدد کر سکتی ہے،" ہیگ کہتے ہیں۔ "اس طرح کے انٹرفیشل رویے کی عام طور پر صرف کم ریزولوشن پر تحقیقات کی جاتی ہیں، لیکن یہ بیٹریوں کی زندگی، بہت سے اتپریرک نظاموں کی سرگرمی اور لمبی عمر، علیحدگی کی جھلیوں کی فعالیت کے ساتھ ساتھ بہت سے دیگر ایپلی کیشنز کا تعین کرتی ہے۔"
محققین کا کہنا ہے کہ وہ اب مواد کی ایک وسیع رینج کا مطالعہ کر رہے ہیں اور مختلف مائع ماحول کے لیے ان کے رویے میں تبدیلی کیسے آتی ہے۔ "یہاں کا مقصد بہتر مواد کی ترکیب کو بہتر بنانا ہے جو خالص صفر توانائی کی منتقلی کے لیے درکار ہوں گے،" ہائی نے نتیجہ اخذ کیا۔
مطالعہ میں تفصیلی ہے۔ فطرت، قدرت.
