அணு நிலைகளை இன்னும் துல்லியமாக அளவிட தரவு அறிவியல் நுட்பம்
சில நேரங்களில், ஒரு பொருளின் பண்பு, காந்தவியல் மற்றும் வினையூக்கம் போன்றவை, அதன் அணுக்களுக்கு இடையேயான பிரிவில் நிமிட மாற்றங்களைத் தவிர வேறொன்றுமில்லாமல் கடுமையாக மாறக்கூடும், இது பொதுவாக பொருள் அறிவியலின் பேச்சுவழக்கில் ‘உள்ளூர் விகாரங்கள்’ என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. அத்தகைய உள்ளூர் விகாரங்களின் துல்லியமான அளவீடு பொருள் விஞ்ஞானிகளுக்கு முக்கியமானது.
இந்த நோக்கத்திற்காகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு சக்திவாய்ந்த நுட்பம் ‘உயர் கோண வருடாந்திர இருண்ட-புலம் இமேஜிங்’ (HAADF) ஆகும், இது ஸ்கேன் செய்யும் டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியில் உள்ள அணுகுமுறை, இது கோட்பாட்டு ரீதியாக அணு நிலைகளுடன் ஒத்துப்போகின்ற பிரகாசமான புள்ளிகளுடன் படங்களை உருவாக்குகிறது. இருப்பினும், நடைமுறையில், எந்திரத்தில் இயந்திர மற்றும் மின் சத்தம் காரணமாக HAADF படங்கள் பெரும்பாலும் சிதைக்கப்படுகின்றன, இது அளவிடக்கூடிய மிகச்சிறிய உள்ளூர் விகாரங்களை 1% க்கும் சற்று கட்டுப்படுத்துகிறது.
இப்போது, ஜப்பானின் ஜப்பான் மேம்பட்ட அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பக் கழகத்தின் (JAIST) உதவி பேராசிரியர் கோஹெய் அசோ தலைமையிலான விஞ்ஞானிகள் குழு, தரவு விஞ்ஞானத் துறையில் இருந்து பொருட்களின் திரிபு விநியோகத்தை மிகவும் துல்லியமாக அளவிடுவதற்கான ஒரு முறையைப் பயன்படுத்தி, HAADF இன் துல்லியத்தை மேம்படுத்துகிறது. ACS நானோவில் வெளியிடப்பட்ட இந்த ஆய்வு, ஜெய்ஸ்ட் பேராசிரியர் யோஷிஃபூமி ஓஷிமா, அப்போதைய பட்டதாரி மாணவர் ஜென்ஸ் மேபே, பிந்தைய முனைவர் சக ஜுவான் குய் டிரான், உதவி பேராசிரியர் டொமோகாசு யமமோட்டோ மற்றும் ஜப்பானின் கியுஷு பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் சியோ மாட்சுமுரா ஆகியோருடன் இணைந்து மேற்கொள்ளப்பட்டது.
இந்த குழு HAADF இமேஜிங்கை காஸியன் செயல்முறை பின்னடைவு (GPR) உடன் இணைத்தது, இது இயந்திர கற்றல், பொருளாதாரம் மற்றும் புவியியல் போன்ற துறைகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு தரவு செயலாக்க நுட்பமாகும். காஸியன் செயல்பாட்டில், தரவின் உண்மையான நிலை ஒரு மென்மையான செயல்பாட்டால் குறிக்கப்படுவதாகக் கருதப்படுகிறது, மேலும் தரவைக் காணும்போது சீரற்ற சத்தம் இந்த ‘உண்மையான நிலைக்கு’ சேர்க்கப்படுகிறது. GPR மூலம் இந்த செயல்முறையை மாற்றியமைப்பதன் மூலம், அணுக்களின் உண்மையான நிலைகளை ஒருவர் மிகத் துல்லியமாக மதிப்பிட முடியும், இதனால் உள்ளூர் விகாரங்களை அதிக துல்லியத்துடன் கணக்கிட முடியும். குறிப்பாக, முன்மொழியப்பட்ட முறை 0.2% துல்லியத்துடன் திரையை அளவிட அணிக்கு உதவியது.
தங்க நானோ கட்டமைப்பில் உள்ளூர் விகாரங்களை அளவிடுவதன் மூலமும், தங்க நானோஸ்பியரில் இழுவிசை விகாரங்களை தங்க நானோரோட்களுடன் வெவ்வேறு நீளங்களுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலமும் இந்த குழு அவர்களின் அணுகுமுறையின் திறனை நிரூபித்தது. இந்த ஒப்பீடுகள் தங்க நானோ துகள்களில் திரிபு விநியோகம் அவற்றின் வடிவத்தைப் பொறுத்து மாறுபடுகின்றன, நானோரோட்கள் வளைவு திடீரென மாறும் பகுதிக்கு அருகில் சுமார் 0.5% இழுவிசை விகாரத்தை வெளிப்படுத்துகின்றன. டாக்டர் அசோ விளக்குதாவது, “கோள தங்க நானோ துகள்கள் முழு மேற்பரப்பிலும் ஒரே மாதிரியான அழுத்தத்திற்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் இந்த அழுத்தம் மேற்பரப்பு பதற்றத்திற்கு விகிதாசாரமாகும். இதனால், மேற்பரப்புக்கு செங்குத்தாக திசையில் சீரான சுருக்க திரிபு ஏற்படுகிறது. இதற்கு மாறாக, இல் தங்க நானோரோட்கள், மேற்பரப்பில் பயன்படுத்தப்படும் மன அழுத்தம் ஒரே மாதிரியாக மாறும், மேலும் சில இடங்களில் இழுவிசை விகாரம் ஏற்பட வேண்டும் என்று விஞ்ஞானிகள் கருதுகின்றனர். இருப்பினும், இப்போது வரை இது சோதனை ரீதியாக நிரூபிக்கப்படவில்லை.”
இந்த கண்டுபிடிப்புகள் மூலம், குழு அவர்களின் திரிபு அளவீட்டு மூலோபாயத்தின் எதிர்கால வாய்ப்புகள் குறித்து மகிழ்ச்சியடைகிறது. “எங்கள் நுட்பம் அணு உலகம் பற்றிய விரிவான தகவல்களை வழங்கும், இது உயர் செயல்திறன் மற்றும் சிறிய அளவு இரண்டையும் கொண்ட புதுமையான பொருட்கள் மற்றும் சாதனங்களின் வளர்ச்சிக்கு அவசியமாகும். நானோ அளவிலான பொருட்கள் மற்றும் கட்டமைப்புகளைப் பயன்படுத்தும் சாதனங்கள் மற்றும் சென்சார்களின் வளர்ச்சிக்கு இது பயனுள்ளதாக இருக்கும். மேலும், இந்த முறைக்கு விலையுயர்ந்த மாற்றங்கள் அல்லது சிக்கலான நடைமுறைகள் தேவையில்லை, அவற்றை உடனடியாக ஏற்றுக்கொள்ள முடியும்” என்று டாக்டர் அசோ கூறுகிறார்.
References: