சமையலறை கிளிங் ஃபிலிம் பெரிய அல்ட்ராதின் சாதனங்களுக்கு ஒரு புதிய வழியை வழங்குகிறது

ஒரு சமையலறை பொருள் 2D பொருட்கள் ஆய்வகத்திற்குள் நுழைகிறது

ஆம்ஸ்டர்டாமில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுவதாவது, அன்றாட இல்லப்பொருள் ஒன்று பொருள் அறிவியலின் மிக முன்னேற்றமான துறைகளில் ஒன்றில் உள்ள ஒரு பிடிவாதமான உற்பத்தி சிக்கலைத் தீர்க்கக்கூடும். ACS Nano இதழில் வெளியான பணியில், அந்த குழு எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் ஆப்டிக்ஸ் பயன்பாடுகளுக்கான சென்டிமீட்டர் அளவிலான அல்ட்ராதின் பொருட்களை உருவாக்கவும் மாற்றவும் சாதாரண சமையலறை கிளிங் ஃபிலிமைப் பயன்படுத்தும் ஒரு நுட்பத்தை விவரிக்கிறது.

இந்த முடிவு முக்கியமானது, ஏனெனில் அடுத்த தலைமுறை சாதனங்களிலுள்ள மிகவும் நம்பிக்கை தரும் பல பொருட்கள் அளவற்ற மெலிந்தவை. சிலவை அணுக்களின் ஒரே அடுக்கு தடிமனே கொண்டவை. அந்த அளவில், அவை தங்களின் தடிமனான படிகங்களில் தெரியாத மின்சார, ஒளியியல், மற்றும் இயந்திர பண்புகளை வெளிப்படுத்த முடியும். அந்த அசாதாரண பண்புகள், flexible electronics, photonics, sensors மற்றும் பிற மேம்பட்ட அமைப்புகளில் பணிபுரியும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு,所谓 2D materials என்பவற்றை ஒரு முக்கிய கவன மையமாக மாற்றியுள்ளது.

ஆனால் ஒரு நடைமுறைத் தடையுள்ளது. விஞ்ஞானிகள் இந்த அல்ட்ராதின் தாள்களை தனித்தெடுக்க முடிந்தாலும், அவற்றை சேதமின்றி ஒரு மேற்பரப்பிலிருந்து மற்றொரு மேற்பரப்புக்கு நகர்த்துவது கடினமாகவே உள்ளது. அந்த செயல்முறை உருவான பொருளின் அளவையும் பயனையும், அதனால் அதிலிருந்து யதார்த்தமாக உருவாக்கக்கூடிய சாதனங்களின் வகைகளையும் கட்டுப்படுத்தியுள்ளது.

மெலிந்த பொருட்களை கையாள்வது ஏன் கடினம்

மூல உரை இந்த சவாலை எளிய சொற்களில் விளக்குகிறது. பல தசாப்தங்களாக ஒரு நிலையான முறையில், ஒரு படிகத்தின் மீது ஒட்டும் டேப்பை அழுத்தி, மெலிந்த அடுக்குகளை உரித்தெடுப்பது இடம்பெற்றுள்ளது. அந்த முறை வேலை செய்கிறது, ஆனால் அது பொருளை சிறிய துகள்களாக உடைப்பதற்கும் வழிவகுக்கிறது. 2D பொருட்களின் வழக்கில், அந்த துகள்கள் மனித முடியின் அகலத்தைக் காட்டிலும் சிறியதாக இருக்கலாம்; இது பல நடைமுறை பயன்பாடுகளுக்கு மிகச் சிறியது.

அதிசயமான நுண்ணளவு பண்புகளுக்கும், நேரடி உலகில் கையாளுவதிலான சிரமங்களுக்கும் இடையிலான அந்த பொருத்தமின்மை இந்த துறையில் மீண்டும் மீண்டும் தோன்றும் சிக்கலாக இருந்து வந்துள்ளது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வகத்தில் ஒரு சிறிய துகளைக் கற்கலாம், ஆனால் பயனுள்ள கூறை உருவாக்க பொதுவாக பெரிய, சுத்தமான, ஒரேமாதிரியான தாள்கள் தேவை. தாள் எவ்வளவு பெரியதாக இருக்கிறதோ, அந்தப் பொருளை மின்னணு அல்லது ஒளியியல் சாதனங்களில் ஒருங்கிணைப்பது அவ்வளவு யதார்த்தமானதாகிறது.

2018 ஆம் ஆண்டில் தங்கம்-உதவிய exfoliation மூலம் ஒரு முக்கிய முன்னேற்றம் வந்தது; இந்த நுட்பம் விஞ்ஞானிகள் நுண்ணளவு துண்டுகளுக்கு பதிலாக சென்டிமீட்டர் அளவிலான மிகவும் பெரிய தாள்களை உரித்தெடுக்க அனுமதித்தது. வழங்கப்பட்ட மூல உரையின் படி, அந்த முறை சமதள கண்ணாடி மேற்பரப்புகளில் மாற்றும்போது பொருளின் மிகப் பெரிய பகுதிகளைப் பாதுகாக்க முடிந்ததால் ஒரு முக்கிய முன்னேற்றமாக இருந்தது.

அப்படியிருந்தும், அந்த முன்னேற்றத்துக்கும் வரம்புகள் இருந்தன. நிஜமான சாதனங்கள் எப்போதும் சமதளமானவை அல்ல; எளிய மேற்பரப்புகளில் வேலை செய்யும் மாற்று செயல்முறை, அதிக சிக்கலான வடிவவியல் அல்லது உற்பத்தி அமைப்புகளுக்கு நேரடியாகப் பொருந்தாது. அதனால் பெரிய அளவின் பலனைத் தொடர்ந்தும் வைத்துக்கொண்டு, நுணுக்கமான தாள்களை எப்படி சிறப்பாக நகர்த்தி ஒருங்கிணைப்பது என்பதற்கான வழியை ஆராய்ச்சியாளர்கள் தேடினார்கள்.

புதிய முறை என்ன மாற்றுகிறது

ஆம்ஸ்டர்டாம் குழுவின் பங்களிப்பு, அந்த மாற்று செயல்முறையின் ஒரு பகுதியாக கிளிங் ஃபிலிமைப் பயன்படுத்துவதுதான். இதன் ஈர்ப்பு தெளிவானது: அந்தப் பொருள் மலிவானது, பரவலாகக் கிடைக்கக்கூடியது, நெகிழ்வானது, மற்றும் பரிச்சயமானது; அதேசமயம் அணு அளவிலான மெலிந்த அடுக்குகளை உடைக்காமல் கையாள உதவும் பயனுள்ள இயந்திர நடத்தையைக் கொண்டிருக்கிறது போலத் தோன்றுகிறது.

வழங்கப்பட்ட கட்டுரை உரையின் அடிப்படையில், புதிய முறை போதுமான அளவு பெரிய தாள்களை உருவாக்கவும், பழைய நுட்பங்களைப் பீடித்திருந்த முறிவில்லாமல் அவற்றை மாற்றவும் உதவும் வழியாக முன்வைக்கப்படுகிறது. அதுவே மைய நடைமுறை கோரிக்கை. அல்ட்ராதின் பொருட்களுடன் பணியாற்றும் செலவாக சிறிய துகள்களை ஏற்றுக்கொள்வதற்குப் பதிலாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிஜமான சாதனங்களுக்கு மிக அதிக பொருத்தமுள்ள சென்டிமீட்டர் அளவிலான துண்டுகளை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளனர்.

மூல உரையில் முழு உற்பத்தி செய்முறை வழங்கப்படவில்லை; ஆனால் இந்த முடிவு ஏன் வேறுபடுகிறது என்பதைக் அது தெளிவாக்குகிறது. முன்னேற்றமான பொருட்கள் ஆராய்ச்சியில், தடையாக இருப்பது பெரும்பாலும் சுவாரசியமான இயற்பியல் நடத்தையை கண்டுபிடிப்பது அல்ல. அந்தப் பொருளை நம்பகமாக உற்பத்தி செய்து கையாளும் வழியை கண்டுபிடிப்பதே, ताकि சாதன பொறியாளர்கள் அதை பயன்படுத்த முடியும். முறிவைக் குறைத்து, பெரிய தொடர்ச்சியான தாள்களைப் பாதுகாக்கும் ஒரு எளிய கருவி, எனவே பெரும் முக்கியத்துவம் பெறலாம்.

வெளியிடப்பட்ட கட்டுரை ஒரு peer-reviewed journal-இல் வெளிவந்ததும் முக்கியம். Phys.org கூறுவதாவது, அந்தப் பணி fact-checked, peer reviewed, மற்றும் University of Amsterdam-இலிருந்து பெறப்பட்டதாகும்; மேலும் கட்டுரை ACS Nano-வில் வெளிவந்தது. இது உடனடி தொழில்துறை பயன்பாட்டை உறுதி செய்யாது, ஆனால் எதிர்கால பொருள் தொழில்நுட்பங்கள் குறித்த ஊகமான கூற்றுகளிலிருந்து இதை வேறுபடுத்துகிறது.

சென்டிமீட்டர் அளவு ஏன் முக்கியம்

முதல் பார்வையில், சிறிய துகள்களிலிருந்து சென்டிமீட்டர் அளவிலான படலங்களுக்கு மாறுவது சிறிய முன்னேற்றமாகத் தோன்றலாம். சாதன பொறியியலில் அது அப்படியல்ல. பெரிய தொடர்ச்சியான தாள்கள் மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடிய சோதனை அமைப்புகளை உருவாக்கவும், மாதிரிகளுக்கு இடையிலான செயல்திறனை ஒப்பிடவும், மற்றும் பொருட்களை electrodes, optical elements, அல்லது flexible substrates போன்ற நிஜமான கூறுகளுடன் இணைக்கவும் எளிதாக்குகின்றன.

அளவு பொருளாதாரத்தையும் பாதிக்கிறது. நுண்ணளவு துண்டுகளில் மட்டுமே வேலை செய்யும் முறை, ஆண்டுகளுக்குத் தொழில்நுட்பக் குரியiosityயாகவே இருக்கலாம். பெரிய பகுதிகளைப் பாதுகாக்கும் முறை, வணிகமயமாக்கலுக்கு முன் இன்னும் கூடுதல் பொறியியல் தேவைப்பட்டாலும், அந்தத் துறையை உற்பத்தி செய்யக்கூடிய செயல்முறைகளுக்கு நெருக்கமாகக் கொண்டுவருகிறது.

அது குறிப்பாக மூல உரையில் சுட்டிக்காட்டப்பட்ட பயன்பாடுகள், அதில் electronics மற்றும் optics உட்பட, தொடர்புடையது. அல்ட்ராதின் மின்கடத்தி அல்லது ஒளிக்கு பதிலளிக்கும் அடுக்குகள், குறைந்த எடை, நெகிழ்வு, அல்லது விசித்திரமான quantum-derived நடத்தை நன்மை தரும் அமைப்புகளில் மதிப்புள்ளவையாக இருக்கலாம். மாற்றப்பட்ட பொருள் எவ்வளவு முழுமையாக இருக்கிறதோ, அந்த சாத்தியங்களை தீவிரமாக மதிப்பிடுவது அவ்வளவு எளிதாகிறது.

ஒரு பொதுவான சமையலறை பொருளைப் பயன்படுத்துவது ஆர்வத்தின் இன்னொரு அடுக்கைச் சேர்க்கிறது. அறிவியல் பெரும்பாலும் மிகச் சிறப்பு பெற்ற உபகரணங்கள் மூலம் முன்னேறுகிறது; ஆனால் சில நேரங்களில், ஒரு எளிய, குறைந்த செலவுடைய மாற்று வழியுடன் கையாளும் சிக்கலை மீண்டும் சிந்திப்பதில் இருந்து முன்னேற்றம் வருகிறது. கிளிங் ஃபிலிம் இன்னும் பாரம்பரிய முறைகள் சிரமப்பட்ட ஒரு இடைவெளியை நம்பகமாகப் பாலமாக்க முடிந்தால், அது பரிசோதனைக்கான நடைமுறைத் தடைகளை குறைப்பதால் ஈர்க்கக்கூடியதாக மாறலாம்.

அடுத்து கவனிக்க வேண்டியது

உடனடி கேள்வி, கிளிங் ஃபிலிம் semiconductor-style manufacturing-இல் நிரந்தர அம்சமாக மாறுமா என்பதல்ல. இந்த மாற்று உத்தியை பரவலாக மீண்டும் செய்ய முடியுமா, வெவ்வேறு 2D பொருட்களுக்கு ஏற்ப மாற்றிக்கொள்ள முடியுமா, மேலும் அதிகக் கோரிக்கையுள்ள சாதன கட்டமைப்புகளில் ஒருங்கிணைக்க முடியுமா என்பதே கேள்வி.

மாற்றப்பட்ட மேற்பரப்புகள் எவ்வளவு சுத்தமாக இருக்கின்றன, பெறப்படும் தாள்கள் எவ்வளவு ஒரேமாதிரியானவை, மற்றும் பல்வேறு substrates மற்றும் வடிவங்களில் இந்த முறை எப்படி செயல்படுகிறது என்பதையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் அறிய விரும்புவர். இத்தகைய காரணிகள் பெரும்பாலும் ஒரு புத்திசாலித்தனமான ஆய்வகத் தந்திரம் ஒரு நிலையான கருவியாக மாறுமா அல்லது குறுகிய பரிசோதனைகளின் தொகுப்பில் மட்டுமே நின்றுவிடுமா என்பதை தீர்மானிக்கின்றன.

எனினும், இந்தப் பணியிலிருந்து வரும் சைகை தெளிவானது. அல்ட்ராதின் பொருட்களின் துறை இப்போது கண்டுபிடிப்பு நிலையைக் கடந்து பொறியியல் நிலையினுள் மேலும் ஆழமாக நகர்கிறது. கையாளுதல், மாற்றம், மற்றும் அளவு இப்போது தீர்மானிக்கும் விடயங்கள். ஒரு குறைந்த செலவு, எளிதில் கிடைக்கக்கூடிய பொருளால் அவற்றைச் சமாளிக்கும் ஒரு நுட்பம், பல சாதன ஆராய்ச்சி பிரிவுகளில் முன்னேற்றத்தை வேகப்படுத்தக்கூடும்.

தற்போது, ஆம்ஸ்டர்டாம் ஆய்வு கிளிங் ஃபிலிம் ஆச்சரியமாக இருப்பதாலல்லாமல், ஒரு தெளிவான தடையைச் சமாளிப்பதால்தான் தனித்துவமாகத் தெரிகிறது. தோன்றும் தொழில்நுட்பத்தில், முன்னேற்றம் பெரும்பாலும் அத்தகைய தடைகளில்தான் நின்றுவிடுகிறது. அவற்றில் ஒன்றை நீக்கிவிட்டால், ஒரு முழு வகை பொருட்கள் மேலும் பயன்படக்கூடியதாக மாறலாம்.

• இந்த ஆய்வு University of Amsterdam குழுவால் அறிக்கையிடப்பட்டு ACS Nano-வில் வெளியிடப்பட்டது.
• இந்த நுட்பம் மாற்றத்தின் போது சென்டிமீட்டர் அளவிலான அல்ட்ராதின் தாள்களைப் பாதுகாப்பதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.
• இதன் பரவலான முக்கியத்துவம் நடைமுறைக்குரியது: பெரிய, முழுமையான தாள்கள் சிறிய, முறிந்த துகள்களை விட electronics மற்றும் optics-க்கு அதிக பயனுள்ளவை.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org வெளியிட்ட செய்தியினை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.