سرپلنگ فونون ایک پیرا میگنیٹک مواد کو مقناطیس میں بدل دیتے ہیں – فزکس ورلڈ

جب کسی مادّے کی جوہری جالی ہلتی ہے، تو یہ کواسی پارٹیکلز پیدا کرتی ہے جنہیں فونون، یا کوانٹائزڈ صوتی لہریں کہا جاتا ہے۔ کچھ مواد میں، جالیوں کو کارک سکرو پیٹرن میں ہلانا ان فونونز کو چیرل بنا دیتا ہے، یعنی وہ اس کمپن کی "ہاتھ" کو قبول کرتے ہیں جس نے انہیں پیدا کیا۔ اب، امریکہ میں رائس یونیورسٹی کے محققین نے پایا ہے کہ ان چیرل فونون کا مزید اثر ہے: وہ مواد کو مقناطیسی بنا سکتے ہیں۔ اس تلاش کا استعمال ایسی خصوصیات کو دلانے کے لیے کیا جا سکتا ہے جو قدرتی طور پر ہونے والے مواد میں تلاش کرنا مشکل ہیں۔

ایسی ہی ایک مشکل سے تلاش کی جانے والی پراپرٹی الیکٹران کی ٹائم ریورسل سمیٹری کی خلاف ورزی سے متعلق ہے۔ خلاصہ یہ ہے کہ وقت کے الٹ جانے والی ہم آہنگی کا مطلب یہ ہے کہ الیکٹرانوں کو ایک جیسا برتاؤ کرنا چاہیے چاہے وہ کسی مادے میں آگے بڑھ رہے ہوں یا پیچھے۔ اس توازن کی خلاف ورزی کرنے کا سب سے عام طریقہ یہ ہے کہ مواد کو مقناطیسی میدان میں رکھا جائے، لیکن کچھ ممکنہ ایپلی کیشنز کے لیے، یہ عملی نہیں ہے۔

پہلے، سوچ یہ تھی کہ ایٹم اپنی کرسٹل جالی میں بہت کم اور بہت آہستہ حرکت کرتے ہیں تاکہ الیکٹرانوں کی ٹائم ریورسل سمیٹری کو متاثر کیا جا سکے۔ نئے کام میں، تاہم، ایک رائس ٹیم کی قیادت میں ہانیو ژو پتہ چلا کہ جب ایٹم جالی میں اپنی اوسط پوزیشن کے گرد تقریباً 10 ٹریلین انقلابات فی سیکنڈ کی رفتار سے گھومتے ہیں، تو نتیجے میں سرپل کی شکل کی کمپن - چیرل فونونز - الیکٹرانوں کی ٹائم ریورسل سمیٹری کو توڑ دیتی ہیں اور انہیں ایک ترجیحی وقت کی سمت دیتی ہیں۔

ٹیم کے رکن کی وضاحت کرتے ہوئے، "ہر الیکٹران میں ایک مقناطیسی گھماؤ ہوتا ہے جو مواد میں سرایت کرنے والی ایک چھوٹی کمپاس سوئی کی طرح کام کرتا ہے، جو مقامی مقناطیسی میدان پر رد عمل ظاہر کرتا ہے۔" بورس یاکوبسن. "Chirality - جس طرح سے بایاں اور دائیں ہاتھ ایک دوسرے کا آئینہ بناتے ہیں اس کی وجہ سے ہینڈڈنس بھی کہا جاتا ہے - الیکٹرانوں کے گھماؤ کی توانائیوں کو متاثر نہیں کرنا چاہئے۔ لیکن اس مثال میں، جوہری جالی کی سرکلر حرکت مواد کے اندر گھماؤ کو پولرائز کرتی ہے گویا ایک بڑا مقناطیسی میدان لگایا گیا ہو۔"

Zhu نے مزید کہا کہ اس موثر مقناطیسی میدان کی وسعت تقریباً 1 Tesla ہے، جو اسے مضبوط ترین مستقل میگنےٹس کے ذریعہ تیار کردہ مقابلے کے قابل بناتی ہے۔

ایٹموں کی جالی کی حرکت کو چلانا

محققین نے گھومنے والے برقی میدان کا استعمال ایک سرپل پیٹرن میں ایٹموں کی جالی کی حرکت کو چلانے کے لیے کیا۔ انہوں نے یہ کام سیریم فلورائیڈ نامی مواد میں کیا، ایک نادر زمینی ٹرائیہلائیڈ جو قدرتی طور پر پیرا میگنیٹک ہے، یعنی اس کے الیکٹرانوں کے گھماؤ عام طور پر تصادفی طور پر مبنی ہوتے ہیں۔ اس کے بعد انہوں نے ایک مختصر روشنی کی نبض کا استعمال کرتے ہوئے مواد میں الیکٹرانک گھماؤ کی نگرانی کی، برقی فیلڈ کو لاگو کرنے کے بعد مختلف وقت کی تاخیر کے ساتھ نمونے پر روشنی کو فائر کیا۔ تحقیقاتی روشنی کا پولرائزیشن اسپن کی سمت کے مطابق بدلتا ہے۔

"ہم نے پایا کہ جب برقی میدان ختم ہو گیا تھا، تو ایٹم گھومتے رہے اور الیکٹرانک سپن ایٹموں کی گردشی سمت کے ساتھ سیدھ میں آنے کے لیے پلٹتا رہا،" زو بتاتے ہیں۔ "الیکٹرانوں کی فلپنگ ریٹ کا استعمال کرتے ہوئے، ہم اس موثر مقناطیسی فیلڈ کا حساب لگا سکتے ہیں جس کا تجربہ وہ وقت کے کام کے طور پر کرتے ہیں۔"

ژو بتاتا ہے کہ حساب شدہ فیلڈ ٹیم کے ماڈلز سے چلنے والی جوہری حرکت اور اسپن فونون کپلنگ سے متوقع اس بات سے اتفاق کرتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا. یہ کپلنگ ایپلی کیشنز میں اہم ہے جیسے ہارڈ ڈسک پر ڈیٹا لکھنا۔

محققین کو 'کھوئے ہوئے' کونیی رفتار کا پتہ چلتا ہے۔

ژو کا کہنا ہے کہ اسپن فونون کپلنگ پر نئی روشنی ڈالنے کے ساتھ ساتھ، جو کہ ابھی تک نایاب زمین کے ہالیڈس میں پوری طرح سے سمجھ میں نہیں آئی ہے، یہ نتائج سائنسدانوں کو ایسے مواد تیار کرنے کے قابل بنا سکتے ہیں جو روشنی یا کوانٹم کے اتار چڑھاو جیسے دیگر بیرونی شعبوں سے انجنیئر ہو سکتے ہیں۔ "میں UC برکلے میں اپنے پوسٹ ڈاک کے بعد سے اس امکان کے بارے میں سوچ رہا ہوں، جب ہم نے دو جہتی مواد میں ایٹموں کی گردش کی تصدیق کے لیے پہلی بار حل شدہ تجربات کیے،" وہ بتاتے ہیں۔ "اس طرح کے گھومنے والے چیرل فونون طریقوں کی پیش گوئی کچھ سال پہلے کی گئی تھی اور تب سے میں سوچتا رہا: کیا الیکٹرانک مواد کو کنٹرول کرنے کے لیے سر کی حرکت کا استعمال کیا جا سکتا ہے؟"

ابھی کے لیے، ژو نے زور دیا کہ کام کے بنیادی اطلاقات بنیادی تحقیق میں ہیں۔ تاہم، وہ مزید کہتے ہیں کہ "طویل مدت میں، نظریاتی مطالعات کی مدد سے، ہم جوہری گردش کو 'ٹیوننگ نوب' کے طور پر استعمال کرنے کے قابل ہو سکتے ہیں تاکہ وقت کے الٹ جانے والی خصوصیات کو بڑھایا جا سکے اور قدرتی مواد، جیسے ٹاپولوجیکل سپر کنڈکٹیویٹی میں شاذ و نادر ہی پایا جاتا ہے"۔ .

رائس کے محققین، جو اپنے موجودہ کام کی تفصیل دیتے ہیں۔ سائنس، اب امید ہے کہ دوسرے مواد کو دریافت کرنے اور مقناطیسیت سے باہر خصوصیات کو تلاش کرنے کے لیے ان کے طریقہ کار کو لاگو کریں گے۔

• 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/spiralling-phonons-turn-a-paramagnetic-material-into-a-magnet/