आईआईएससी स्मार्ट अणु बेहतर सेंसर, क्वांटम उपकरणों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं

कैप्शन: एक दृश्य रंग परिवर्तन के साथ प्रकाश, गर्मी या दबाव के संपर्क में आने पर चुंबकीय अवस्थाओं के बीच स्विच करने वाली नई छिद्रपूर्ण सामग्री को दर्शाने वाला चित्रण। | क्रेडिट: आईआईएससी

बेंगलुरु: आईआईएससी के वैज्ञानिकों ने “स्मार्ट” सामग्रियों की एक नई श्रेणी विकसित की है जो प्रकाश, गर्मी या दबाव के संपर्क में आने पर अपने चुंबकीय गुणों को बदल सकती है, एक ऐसी सफलता जो अधिक संवेदनशील औद्योगिक सेंसर, ऊर्जा-कुशल डेटा भंडारण उपकरणों और भविष्य की क्वांटम प्रौद्योगिकियों के निर्माण में मदद कर सकती है।दो अलग-अलग अध्ययनों में बताए गए निष्कर्ष, छिद्रपूर्ण क्रिस्टलीय सामग्रियों का वर्णन करते हैं जो अपने प्रदर्शन को खोए बिना चुंबकीय और गैर-चुंबकीय राज्यों के बीच बार-बार स्विच कर सकते हैं। शोधकर्ताओं का कहना है कि इस परिवर्तन को उलटने की क्षमता सामग्रियों को व्यावहारिक उपकरणों में बार-बार उपयोग के लिए उपयुक्त बनाती है।सॉलिड स्टेट एंड स्ट्रक्चरल केमिस्ट्री यूनिट (एसएससीयू) के एसोसिएट प्रोफेसर अभिषेक मंडल के नेतृत्व में यह शोध सामग्री विज्ञान में लंबे समय से चली आ रही चुनौती से निपटता है। गैस और तरल संवेदन में उपयोग की जाने वाली मौजूदा झरझरा सामग्री अक्सर अपनी चुंबकीय स्थिति को समान रूप से बदलने में विफल रहती है क्योंकि परिवर्तन सामग्री के एक छोटे से हिस्से तक ही सीमित रहते हैं।टीम ने एक लोचदार आंतरिक संरचना के साथ अत्यधिक छिद्रपूर्ण सामग्री को डिजाइन करके इस पर काबू पा लिया। जब एक परमाणु अपनी चुंबकीय स्थिति बदलता है, तो यह पड़ोसी परमाणुओं को भी ऐसा करने के लिए प्रेरित करता है, जिससे एक डोमिनोज़ प्रभाव पैदा होता है जो पूरे पदार्थ में फैल जाता है।शोधकर्ताओं ने कहा, “यांत्रिक दबाव के अलावा, प्रकाश और गर्मी भी स्पिन स्टेट स्विच को विपरीत रूप से उत्तेजित कर सकती है, जिससे सामग्री को बार-बार इस्तेमाल किया जा सकता है।”मंडल ने कहा कि वे पहले से ही व्यावहारिक अनुप्रयोगों की खोज कर रहे हैं। उन्होंने कहा, “हम स्मार्ट गैस-कैप्चर सेंसर डिजाइन करने के लिए कॉम्प्लेक्स को बढ़ाने पर काम कर रहे हैं जो मीथेन, कार्बन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण गैसों को सर्वोच्च संवेदनशीलता के साथ सोख सकता है।”दूसरा अध्ययन एक और बड़ी बाधा का समाधान करता है: तापमान। समान गुणों वाली कई मौजूदा सामग्रियां केवल बेहद कम तापमान पर काम करती हैं, जिससे वे प्रयोगशालाओं के बाहर महंगी और अव्यवहारिक हो जाती हैं।“हमारा लक्ष्य एक रासायनिक प्रणाली को संश्लेषित करना था जो परिवेश के तापमान के निकट इन परिवर्तनों को प्रदर्शित करता है। समकालीन सामग्रियां अक्सर 50 K (-223°C) से नीचे के अति-निम्न तापमान पर ही काम करती हैं। वे अत्यधिक अस्थिर होते हैं और तापमान में मामूली वृद्धि के साथ ही वापस अपनी जमीनी स्थिति में आ जाते हैं, ”पीएचडी छात्र और दोनों अध्ययनों के पहले लेखक कृष्ण कौशिक ने कहा।नई सामग्री कमरे के तापमान के करीब काम करती है और चुंबकीय अवस्थाओं के बीच स्विच करते समय रंग भी बदलती है, जिससे परिवर्तन नग्न आंखों को दिखाई देता है।“…हालांकि ये खोजें अभी भी मौलिक अनुसंधान चरण में हैं, वे महत्वपूर्ण वैश्विक चुनौतियों का समाधान करते हैं। आधुनिक डेटा केंद्र और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण भारी मात्रा में ऊर्जा की खपत करते हैं। अधिक कुशलता से संचालित होने वाली वैकल्पिक सामग्री विकसित करने से ऊर्जा की मांग कम हो सकती है और अधिक टिकाऊ प्रौद्योगिकियों में योगदान हो सकता है,” मोंडल ने कहा।उन्होंने कहा कि एक ही समय में सेंसर, स्विच और मेमोरी तत्वों के रूप में कार्य करने में सक्षम सामग्री इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को सरल बना सकती है और विनिर्माण लागत को कम कर सकती है।