یہ ایک معمہ کے ساتھ شروع ہوا: پگھلا ہوا نمک اس کے دھاتی برتن کو کیسے توڑتا ہے؟ پگھلے ہوئے نمک کے رویے کو سمجھنا، اگلی نسل کے جوہری ری ایکٹر اور فیوژن پاور کے لیے ایک مجوزہ کولنٹ، توانائی کی جدید پیداوار کے لیے ایک اہم حفاظت کا سوال ہے۔ پین اسٹیٹ کی زیر قیادت کثیر ادارہ جاتی تحقیقی ٹیم نے ابتدائی طور پر مہر بند کنٹینر کے ایک کراس سیکشن کی تصویر کشی کی، جس میں نمک کے باہر ظاہر ہونے کے لیے کوئی واضح راستہ نہیں ملا۔ اس کے بعد محققین نے الیکٹران ٹوموگرافی، ایک 3D امیجنگ تکنیک کا استعمال کیا، جو ٹھوس کنٹینر کے دو اطراف کو جوڑنے والے منسلک حصئوں میں سے سب سے چھوٹے کو ظاہر کرتا ہے۔ اس تلاش نے عجیب و غریب واقعہ کی تحقیقات کرنے والی ٹیم کے لیے صرف مزید سوالات کا باعث بنا۔
انہوں نے 22 فروری کو جوابات شائع کیے۔ نیچر کمیونیکیشنز.
انجینیئرنگ سائنس اور میکینکس کے اسسٹنٹ پروفیسر یانگ یانگ نے کہا کہ \”سنکنرن، مواد کی ہر جگہ ناکامی کا موڈ ہے، روایتی طور پر تین جہتوں یا دو جہتوں میں ماپا جاتا ہے، لیکن وہ نظریات اس معاملے میں رجحان کی وضاحت کے لیے کافی نہیں تھے۔\” اور پین اسٹیٹ میں جوہری انجینئرنگ کا۔ وہ لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری کے نیشنل سینٹر فار الیکٹران مائیکروسکوپی کے ساتھ ساتھ پین اسٹیٹ میں میٹریل ریسرچ انسٹی ٹیوٹ سے بھی وابستہ ہیں۔ \”ہم نے محسوس کیا کہ یہ گھسنے والا سنکنرن اتنا مقامی تھا، یہ صرف ایک جہت میں موجود تھا — جیسے ایک ورم ہول۔\”
زمین پر ورم ہولز، فرضی فلکی طبیعیاتی رجحان کے برعکس، عام طور پر کیڑے اور چقندر جیسے کیڑوں سے بور ہوتے ہیں۔ وہ زمین، لکڑی یا پھلوں میں کھودتے ہیں، ایک سوراخ کو پیچھے چھوڑتے ہیں جب وہ ایک نادیدہ بھولبلییا کی کھدائی کرتے ہیں۔ کیڑا ایک نئے سوراخ کے ذریعے سطح پر واپس آسکتا ہے۔ سطح سے ایسا لگتا ہے کہ یہ کیڑا جگہ اور وقت کے ایک مقام پر غائب ہو جاتا ہے اور دوسرے مقام پر دوبارہ ظاہر ہوتا ہے۔ الیکٹران ٹوموگرافی خوردبینی پیمانے پر پگھلے ہوئے نمک کے راستے کی چھپی ہوئی سرنگوں کو ظاہر کر سکتی ہے، جن کی شکلیں ورم ہولز سے بہت ملتی جلتی ہیں۔
یہ پوچھ گچھ کرنے کے لیے کہ پگھلا ہوا نمک دھات کے ذریعے \”کھدائی\” کیسے کرتا ہے، یانگ اور ٹیم نے نئے اوزار اور تجزیہ کرنے کے طریقے تیار کیے۔ یانگ کے مطابق، ان کے نتائج نہ صرف سنکنرن مورفولوجی کے ایک نئے طریقہ کار سے پردہ اٹھاتے ہیں، بلکہ مزید جدید مواد کو قابل بنانے کے لیے جان بوجھ کر اس طرح کے ڈھانچے کو ڈیزائن کرنے کی صلاحیت کی طرف بھی اشارہ کرتے ہیں۔
\”مختلف مادی نقائص اور الگ الگ مقامی ماحول کی وجہ سے مخصوص جگہوں پر سنکنرن اکثر تیز ہو جاتا ہے، لیکن مقامی سنکنرن کا پتہ لگانا، پیش گوئی کرنا اور سمجھنا انتہائی مشکل ہوتا ہے،\” شریک متعلقہ مصنف اینڈریو ایم مائنر، میٹریل سائنس اور انجینئرنگ کے پروفیسر نے کہا۔ یونیورسٹی آف کیلیفورنیا برکلے اور لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری۔
ٹیم نے قیاس کیا کہ ورم ہول کی تشکیل خالی جگہوں کے غیر معمولی ارتکاز سے منسلک ہے — خالی جگہیں جو ایٹموں کو ہٹانے کے نتیجے میں ہوتی ہیں — مواد میں۔ اس کو ثابت کرنے کے لیے، ٹیم نے 4D سکیننگ ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپی کو نظریاتی حساب کے ساتھ ملا کر مواد میں خالی جگہوں کی نشاندہی کی۔ ایک ساتھ، اس نے محققین کو نینو میٹر پیمانے پر مواد کے جوہری انتظام میں خالی جگہوں کا نقشہ بنانے کی اجازت دی۔ یانگ نے کہا کہ نتیجہ خیز ریزولوشن روایتی پتہ لگانے کے طریقوں سے 10,000 گنا زیادہ ہے۔
میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی (MIT) میں جوہری سائنس اور انجینئرنگ کے ایسوسی ایٹ پروفیسر، شریک متعلقہ مصنف مائیکل شارٹ نے کہا، \”مواد کامل نہیں ہیں۔\” \”ان کے پاس آسامیاں ہیں، اور خالی جگہوں کا ارتکاز بڑھتا ہے جیسے جیسے مواد گرم ہوتا ہے، شعاع ہوتا ہے یا، ہمارے معاملے میں، سنکنرن کا شکار ہوتا ہے۔ عام خالی جگہوں کی تعداد پگھلے ہوئے نمک کی وجہ سے بہت کم ہوتی ہے، جو جمع ہوتی ہے اور اس کے پیش خیمہ کے طور پر کام کرتی ہے۔ wormhole.\”
پگھلا ہوا نمک، جسے جوہری ری ایکٹر کولنٹ کے علاوہ مواد کی ترکیب، ری سائیکلنگ سالوینٹس اور مزید کے لیے رد عمل کے ذریعے کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، سنکنرن کے دوران مواد سے ایٹموں کو منتخب طور پر ہٹاتا ہے، 2D نقائص کے ساتھ 1D ورم ہولز بناتا ہے، جسے اناج کی حدود کہتے ہیں۔ دھات محققین نے پایا کہ پگھلا ہوا نمک منفرد طریقوں سے مختلف دھاتی مرکبات کی خالی جگہوں کو بھرتا ہے۔
ایم آئی ٹی میں پوسٹ ڈاکٹریٹ ایسوسی ایٹ کے شریک پہلے مصنف وییو ژو نے کہا کہ \”صرف ہمیں معلوم ہونے کے بعد کہ نمک کیسے گھس جاتا ہے، ہم جان بوجھ کر اسے کنٹرول یا استعمال کر سکتے ہیں۔\” \”یہ بہت سے جدید انجینئرنگ سسٹمز کی حفاظت کے لیے اہم ہے۔\”
اب جب کہ محققین بہتر طور پر سمجھتے ہیں کہ پگھلا ہوا نمک مخصوص دھاتوں کو کس طرح عبور کرتا ہے — اور یہ نمک اور دھات کی اقسام کے لحاظ سے کس طرح تبدیل ہوتا ہے — انہوں نے کہا کہ وہ اس فزکس کو استعمال کرنے کی امید کرتے ہیں تاکہ مواد کی ناکامی کی بہتر پیش گوئی کی جا سکے اور مزید مزاحم مواد کو ڈیزائن کیا جا سکے۔
\”اگلے قدم کے طور پر، ہم یہ سمجھنا چاہتے ہیں کہ یہ عمل کس طرح وقت کے ایک فنکشن کے طور پر تیار ہوتا ہے اور ہم میکانزم کو سمجھنے میں مدد کے لیے تخروپن کے ساتھ اس رجحان کو کیسے گرفت میں لے سکتے ہیں،\” پین اسٹیٹ میں نیوکلیئر انجینئرنگ کے اسسٹنٹ پروفیسر میا جن نے کہا۔ . \”ایک بار جب ماڈلنگ اور تجربات ایک دوسرے کے ساتھ چل سکتے ہیں، تو یہ سیکھنا زیادہ کارآمد ہو سکتا ہے کہ اس رجحان کو دبانے کے لیے نئے مواد کو کیسے بنایا جائے اور اسے دوسری صورت میں استعمال کیا جائے۔\”
دیگر معاونین میں شریک مصنفین جم سسٹن، ایم سی سکاٹ، شینگ ین، کن یو، رابرٹ او رچی اور مارک آسٹا، لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری؛ شریک مصنفین منگڈا لی اور جو لی، ایم آئی ٹی؛ سارہ وائی وانگ، یا کیان ژانگ اور سٹیون ای زیلٹ مین، یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، برکلے؛ Matthew J. Olszta اور Daniel K. Schreiber, Pacific Northwest National Laboratory; اور جان آر سکلی، یونیورسٹی آف ورجینیا۔ مائنر، سکاٹ، رچی اور آسٹا بھی یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، برکلے سے وابستہ ہیں۔
اس کام کو بنیادی طور پر FUTURE (Reactor Extremes کے تحت ٹرانسپورٹ کی بنیادی تفہیم) کی حمایت حاصل تھی، ایک انرجی فرنٹیئر ریسرچ سنٹر جس کی مالی اعانت محکمہ توانائی، آفس آف سائنس، بیسک انرجی سائنسز نے کی۔
>>Join our Facebook page From top right corner. <<