کوانٹم ٹیکنالوجی امید افزا ہے، لیکن پریشان کن بھی ہے۔ آنے والی دہائیوں میں، یہ ہمیں مختلف تکنیکی کامیابیاں فراہم کرنے کی توقع ہے: چھوٹے اور زیادہ درست سینسرز، انتہائی محفوظ مواصلاتی نیٹ ورکس، اور طاقتور کمپیوٹر جو نئی ادویات اور مواد تیار کرنے، مالیاتی منڈیوں کو کنٹرول کرنے، اور موسم کی پیش گوئی کرنے میں مدد کر سکتے ہیں۔ موجودہ کمپیوٹنگ ٹیکنالوجی کبھی بھی کر سکتی ہے۔

اس کو حاصل کرنے کے لیے، ہمیں نام نہاد کوانٹم مواد کی ضرورت ہے: ایسے مادے جو واضح کوانٹم جسمانی اثرات کو ظاہر کرتے ہیں۔ ایسا ہی ایک مواد گرافین ہے۔ کاربن کی اس دو جہتی ساختی شکل میں غیر معمولی جسمانی خصوصیات ہیں، جیسے کہ غیر معمولی طور پر زیادہ تناؤ کی طاقت، تھرمل اور برقی چالکتا — نیز بعض کوانٹم اثرات۔ پہلے سے ہی دو جہتی مواد کو مزید محدود کرنا، مثال کے طور پر، اسے ربن جیسی شکل دے کر، قابل کنٹرول کوانٹم اثرات کی ایک حد کو جنم دیتا ہے۔

یہ بالکل وہی ہے جو میکیل پیرین کی ٹیم اپنے کام میں فائدہ اٹھاتی ہے: اب کئی سالوں سے، نانوسکل انٹرفیس لیبارٹری میں ایمپا کی نقل و حمل میں سائنس دان، مشیل کالم کی سربراہی میں، پیرین کی قیادت میں گرافین نانوریبن پر تحقیق کر رہے ہیں۔ پیرین کی وضاحت کرتے ہوئے، “گرافین نینوربنز خود گرافین سے بھی زیادہ دلکش ہیں۔ “ان کی لمبائی اور چوڑائی کے ساتھ ساتھ ان کے کناروں کی شکل میں فرق کرکے، اور ان میں دوسرے ایٹموں کو شامل کرکے، آپ انہیں ہر قسم کی برقی، مقناطیسی اور نظری خصوصیات دے سکتے ہیں۔”

حتمی درستگی — ایک ایٹم تک

امید افزا ربن پر تحقیق آسان نہیں ہے۔ ربن جتنا تنگ ہوگا، اس کی کوانٹم خصوصیات اتنی ہی زیادہ واضح ہوں گی — لیکن ایک وقت میں ایک ربن تک رسائی حاصل کرنا بھی مشکل ہو جاتا ہے۔ اس کوانٹم مواد کی انوکھی خصوصیات اور ممکنہ استعمال کو سمجھنے اور انہیں اجتماعی اثرات سے ممتاز کرنے کے لیے بالکل یہی کیا جانا چاہیے۔

نیچر الیکٹرانکس جریدے میں حال ہی میں شائع ہونے والی ایک نئی تحقیق میں پیرین اور ایمپا کے محقق جیان ژانگ نے ایک بین الاقوامی ٹیم کے ساتھ مل کر پہلی بار انفرادی طور پر طویل اور جوہری طور پر عین مطابق گرافین نینوریبن سے رابطہ کرنے میں کامیابی حاصل کی ہے۔ کوئی معمولی کام نہیں ہے: “ایک گرافین نانوربون جو صرف نو کاربن ایٹموں پر مشتمل ہے چوڑائی میں 1 نینو میٹر سے کم ہے،” ژانگ کہتے ہیں۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ صرف ایک نانوریبن سے رابطہ کیا گیا ہے، محققین نے اسی سائز کے الیکٹروڈ استعمال کیے: انھوں نے کاربن نانوٹوبس کا استعمال کیا جن کا قطر بھی صرف 1 نینو میٹر تھا۔

اس طرح کے نازک تجربے کے لیے درستگی کلید ہے۔ یہ ماخذ مواد کے ساتھ شروع ہوتا ہے. محققین نے رومن فاسل کی سربراہی میں ایمپا کی نینوٹیک سطحوں کی لیبارٹری کے ساتھ مضبوط اور دیرینہ تعاون کے ذریعے گرافین نینوربنز حاصل کیے۔ “رومن فاسل اور ان کی ٹیم ایک طویل عرصے سے گرافین نینوریبن پر کام کر رہی ہے اور انفرادی پیشگی مالیکیولز سے جوہری درستگی کے ساتھ بہت سی مختلف اقسام کی ترکیب کر سکتی ہے،” پیرین بتاتے ہیں۔ پیشگی مالیکیولز مینز میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار پولیمر ریسرچ سے آئے تھے۔

جیسا کہ آرٹ کی حالت کو آگے بڑھانے کے لیے اکثر ضروری ہوتا ہے، بین الضابطہ پن کلیدی حیثیت رکھتا ہے، اور مختلف بین الاقوامی تحقیقی گروپ اس میں شامل تھے، جن میں سے ہر ایک نے اپنی اپنی خصوصیت کو میز پر لایا: کاربن نانوٹوبس کو پیکنگ یونیورسٹی کے ایک ریسرچ گروپ نے اگایا، اور اس کی ترجمانی کی۔ مطالعہ کے نتائج، ایمپا کے محققین نے یونیورسٹی آف واروک کے کمپیوٹیشنل سائنسدانوں کے ساتھ تعاون کیا۔ ژانگ نے زور دیتے ہوئے کہا کہ “اس طرح کا منصوبہ تعاون کے بغیر ممکن نہیں ہوگا۔

نانوٹوبس کے ذریعے انفرادی ربنوں سے رابطہ کرنا محققین کے لیے کافی چیلنج تھا۔ “کاربن نانوٹوبس اور گرافین نینوریبن الگ الگ ذیلی جگہوں پر اگائے جاتے ہیں،” ژانگ بتاتے ہیں۔ “سب سے پہلے، نانوٹوبس کو ڈیوائس سبسٹریٹ میں منتقل کرنے اور دھاتی الیکٹروڈز سے رابطہ کرنے کی ضرورت ہے۔ پھر ہم نے انہیں ہائی ریزولوشن الیکٹران بیم لیتھوگرافی سے کاٹ کر دو الیکٹروڈز میں الگ کیا۔” آخر میں، ربن ایک ہی سبسٹریٹ پر منتقل کر رہے ہیں. درستگی کلیدی ہے: یہاں تک کہ ذیلی جگہوں کی معمولی سی گردش بھی کامیاب رابطے کے امکان کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے۔ پیرین کا کہنا ہے کہ “Rüschlikon میں IBM ریسرچ میں Binnig اور Roher Nanotechnology سینٹر میں اعلیٰ معیار کے بنیادی ڈھانچے تک رسائی اس ٹیکنالوجی کو جانچنے اور لاگو کرنے کے لیے ضروری تھی۔”

کمپیوٹر سے لے کر انرجی کنورٹرز تک

سائنسدانوں نے چارج ٹرانسپورٹ کی پیمائش کے ذریعے اپنے تجربے کی کامیابی کی تصدیق کی۔ “چونکہ کوانٹم اثرات عام طور پر کم درجہ حرارت پر زیادہ واضح ہوتے ہیں، ہم نے اعلی خلا میں مطلق صفر کے قریب درجہ حرارت پر پیمائش کی،” پیرین بتاتے ہیں۔ لیکن وہ گرافین نینوریبن کے ایک اور خاص طور پر امید افزا معیار کو شامل کرنے میں جلدی کرتا ہے: “ان نینوریبن کے انتہائی چھوٹے سائز کی وجہ سے، ہم توقع کرتے ہیں کہ ان کے کوانٹم اثرات اتنے مضبوط ہوں گے کہ وہ کمرے کے درجہ حرارت پر بھی قابل مشاہدہ ہیں۔” محقق کا کہنا ہے کہ یہ ہمیں چپس کو ڈیزائن اور چلانے کی اجازت دے سکتا ہے جو کولنگ انفراسٹرکچر کی ضرورت کے بغیر کوانٹم اثرات کو فعال طور پر استعمال کرتے ہیں۔

“یہ پروجیکٹ سنگل نانوریبن ڈیوائسز کے حصول کے قابل بناتا ہے، نہ صرف بنیادی کوانٹم اثرات کا مطالعہ کرنے کے لیے جیسے کہ الیکٹران اور فونز نانوسکل پر کیسے برتاؤ کرتے ہیں، بلکہ کوانٹم سوئچنگ، کوانٹم سینسنگ، اور کوانٹم انرجی کی تبدیلی میں ایپلی کیشنز کے لیے اس طرح کے اثرات کا استحصال بھی کرتے ہیں۔” یونیورسٹی آف واروک کے پروفیسر ہاتف صدیقی نے اس منصوبے میں تعاون کیا۔

گرافین نینوریبن ابھی تجارتی ایپلی کیشنز کے لیے تیار نہیں ہیں، اور ابھی بہت ساری تحقیق باقی ہے۔ ایک فالو اپ مطالعہ میں، ژانگ اور پیرین کا مقصد ایک ہی نانوربون پر مختلف کوانٹم ریاستوں کو جوڑنا ہے۔ اس کے علاوہ، وہ سیریز میں جڑے ہوئے دو ربنوں کی بنیاد پر ڈیوائسز بنانے کا ارادہ رکھتے ہیں، جو ایک نام نہاد ڈبل کوانٹم ڈاٹ تشکیل دیتے ہیں۔ اس طرح کا سرکٹ qubit کے طور پر کام کر سکتا ہے – کوانٹم کمپیوٹر میں معلومات کی سب سے چھوٹی اکائی۔ مزید برآں، پیرن، حال ہی میں حاصل کردہ ERC سٹارٹنگ گرانٹ اور SNSF Eccellenza Professorial Fellowship کے تناظر میں، انتہائی موثر توانائی کنورٹرز کے طور پر نانوریبن کے استعمال کو دریافت کرنے کا ارادہ رکھتا ہے۔ ای ٹی ایچ زیورخ میں اپنے افتتاحی لیکچر میں، اس نے ایک ایسی دنیا کی تصویر پینٹ کی، جس میں ہم درجہ حرارت کے فرق سے بجلی کا استعمال کر سکتے ہیں، جبکہ گرمی کے طور پر شاید ہی کوئی توانائی کھو رہے ہوں — یہ واقعی ایک حقیقی کوانٹم لیپ ہو گا۔



>Source link>

>>Join our Facebook Group be part of community. <<

By hassani

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *