ক্ষুদ্র যন্ত্রটি ঘরের তাপমাত্রায় শক্তিশালী লেজার আউটপুট করে, বিদ্যুতের খরচ 7 গুণ কমায়

সম্প্রতি, ইউএস রেনসেলার পলিটেকনিক ইনস্টিটিউট (রেন্সসেলার পলিটেকনিক ইনস্টিটিউট) গবেষকরা মানুষের চুলের চেয়ে পাতলা একটি মাইক্রো-ডিভাইস আবিষ্কার করেছেন, যা বিজ্ঞানীদের আলো এবং পদার্থের প্রকৃতি অন্বেষণ করতে এবং কোয়ান্টাম ক্ষেত্রের রহস্য উদঘাটনে সাহায্য করতে পারে। এই প্রযুক্তির সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা হল এটি ঘরের তাপমাত্রায় কাজ করতে পারে এবং জটিল অবকাঠামোর প্রয়োজন হয় না।
গবেষকরা বলেছেন, "উপাদানের পছন্দ সর্বাগ্রে, এবং আমরা এই অ্যাপ্লিকেশনটির জন্য উত্তেজক উপাদান CsPbCl3 বেছে নেওয়ার জন্য প্রথম।" CsPbCl3 হল একটি চ্যালকোজেনাইড উপাদান যা গবেষকরা ফটোনিক টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর (PTIs) তৈরি করতে ব্যবহার করেছেন।
যদিও শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা আমাদের বিশ্বকে বুঝতে সাহায্য করেছে, প্রযুক্তিগত অগ্রগতি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের জন্য অনেক বেশি ঋণী। লাইট-এমিটিং ডায়োড (এলইডি) থেকে লেজার, ট্রানজিস্টর এবং এমনকি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ পর্যন্ত, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের বোঝাপড়া আধুনিক প্রযুক্তিতে লাফিয়ে লাফিয়ে বেড়েছে।
যাইহোক, কোয়ান্টাম রাজ্যে এখনও অনেক অজানা অন্বেষণের অপেক্ষায় রয়েছে। বিশ্বজুড়ে গবেষকরা পারমাণবিক কণার আচরণ অধ্যয়ন করার জন্য তাদের বোঝার জন্য অত্যাধুনিক সরঞ্জাম ব্যবহার করছেন। ওয়েই বাও, আরপিআই এর পদার্থ বিজ্ঞান ও প্রকৌশল বিভাগের একজন সহকারী অধ্যাপক এবং তার দল একটি অনন্য পথ নিয়েছে।
ফোটোনিক টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর কি?
একটি পিটিআই এমন একটি উপাদান যা আলোর ফোটনকে উপাদানের মধ্যে বিশেষভাবে ডিজাইন করা ইন্টারফেসে নির্দেশ করে এবং এটির মাধ্যমে আলোকে বিক্ষিপ্ত হতে বাধা দেয়। এই বৈশিষ্ট্যটি উপাদানের মধ্যে একাধিক ফোটনকে সুসংগত থাকতে দেয় এবং একটি একক ফোটনের আচরণ প্রদর্শন করে।
উপাদানটির এই বৈশিষ্ট্যটি ব্যবহার করে, RPI গবেষকরা ফোটনের কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্য অধ্যয়নের জন্য একটি ক্ষুদ্রাকৃতির পরীক্ষাগার তৈরি করতে ইনসুলেটরটিকে একটি সিমুলেটেড উপাদানে পরিণত করেছেন।
ডিভাইসটি তৈরি করার সময়, গবেষকরা মাইক্রোচিপ তৈরিতে ব্যবহৃত কৌশলগুলির মতো কৌশলগুলি ব্যবহার করেছিলেন। তারা স্তরে স্তরে স্তরে স্তরে স্তরে স্তরে স্তরে স্তরে স্তুপীকৃত, প্রতিটি অণু সাবধানে নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য সহ কাঠামো তৈরি করার জন্য সাজানো।
প্রথমে, দলটি চ্যালকোজেনাইডের অতি-পাতলা প্লেট তৈরি করতে সিজিয়াম, সীসা এবং ক্লোরিন ব্যবহার করেছিল। এর পরে, তারা একটি পলিমারে নির্দিষ্ট নিদর্শন খোদাই করে। ক্রিস্টাল প্লেট এবং পলিমার তখন বিভিন্ন অক্সাইড পদার্থের পাতলা শীটগুলির মধ্যে স্যান্ডউইচ করা হয়েছিল, যার ফলে একটি ক্ষুদ্র যন্ত্র তৈরি হয়েছিল যা প্রায় 2 মাইক্রন পুরু, 100 মাইক্রন লম্বা এবং গড় মানুষের চুলের ব্যাসের চেয়ে কম।
কিভাবে ডিভাইস কাজ করে?
যখন দলটি ডিভাইসে একটি লেজার ব্যবহার করেছিল, তখন উপাদান ইন্টারফেসে উজ্জ্বল ত্রিভুজগুলির একটি প্যাটার্ন উপস্থিত হয়েছিল। এই প্যাটার্নটি লেজারের টপোলজিকাল বৈশিষ্ট্য থেকে উদ্ভূত হয় এবং ডিভাইসের নকশা দ্বারা নির্দেশিত হয়।
ডিভাইসটির একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা হল ঘরের তাপমাত্রায় কাজ করার ক্ষমতা। CsPbCl3 এর ~64 meV পর্যন্ত একটি স্থিতিশীল এক্সাইটন বাইন্ডিং শক্তি রয়েছে, যা ঘরের তাপমাত্রায় 25.8 meV-এর তাপীয় ওঠানামার থেকেও বেশি।
অতীতে, গবেষকরা কেবলমাত্র একটি ভ্যাকুয়ামে অতি ঠাণ্ডা পদার্থ তৈরি করতে পারতেন, যার জন্য ভারী এবং ব্যয়বহুল সরঞ্জামের প্রয়োজন হয়," দলটি একটি বিবৃতিতে বলেছে৷ কিন্তু অনেক পরীক্ষাগার এর জন্য সজ্জিত নয়৷ তাই, আমাদের ডিভাইসটি আরও গবেষকদের মৌলিক পদার্থবিদ্যা গবেষণা পরিচালনা করার অনুমতি দেবে৷ পরীক্ষাগারে।"
এছাড়াও, ডিভাইসটি এমন লেজার তৈরি করতে সাহায্য করবে যা পরিচালনা করতে কম শক্তি প্রয়োজন। আমাদের কক্ষ-তাপমাত্রার দৃঢ়ভাবে সংযুক্ত টপোলজিক্যালি পোলারাইজড লেজার (15.2 μJ সেমি-2) নিম্ন-তাপমাত্রা III-V InGaAs দুর্বলভাবে সংযুক্ত সিস্টেমের তুলনায় অনেক কম (~106 μJ সেমি-2) , যা প্রায় সাত কমের একটি ফ্যাক্টর।