ஸ்பின்-சோனிக்ஸ்: ஒலி அலை எலக்ட்ரான்களை சுழற்றுதல்
1885 ஆம் ஆண்டில் பிரபல இயற்பியலாளர் மற்றும் நோபல் பரிசு வென்ற லார்ட் ரேலேயால் கணிக்கப்பட்ட ஒரு நானோ-ஒலி அலையின் உருட்டல் இயக்கத்தை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர். இந்த நிகழ்வு ஒலி குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்கள் அல்லது “ஃபோனோனிக்” கூறுகள் என்று அழைக்கப்படும் பயன்பாடுகளைக் கண்டறிய முடியும்.
சயின்ஸ் அட்வான்சஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட இந்த ஆய்வு, பர்டூ பல்கலைக்கழகம், ஆக்ஸ்பர்க் பல்கலைக்கழகம், மன்ஸ்டர் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் ஆல்பர்டா பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்களால் நடத்தப்பட்டது.
இந்த ஆய்வுக்காக குழு ஒரு நானோவயரைப் பயன்படுத்தியது, அதன் உள்ளே எலக்ட்ரான்கள் ஒலி அலைகளின் சுழற்சியால் வட்ட பாதைகளில் செலுத்தப்படுகின்றன. நவீன நானோ இயற்பியலில் ஒலி அலைகள் நம்பமுடியாத அளவிற்கு பன்முகத்தன்மை கொண்டவை, ஏனெனில் அவை மின்னணு மற்றும் ஃபோட்டானிக் அமைப்புகளை பாதிக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, கம்ப்யூட்டர்கள், ஸ்மார்ட்போன்கள் அல்லது டேப்லெட்களில் உள்ள மைக்ரோ-ஒலியியல் சில்லுகள் பெறப்பட்ட கம்பியற்ற சைகைகள் மின்னணு முறையில் செயலாக்கப்படுவதை உறுதி செய்கிறது. இருப்பினும், நானோ-ஒலி அலைகளின் பரவலான பயன்பாடுகள் இருந்தபோதிலும், இந்த ஆய்வு வரை நானோ-ஒலி அலைகளின் சுழற்சியின் அடிப்படை சொத்து கண்டறியப்படவில்லை.
“லார்ட் ரேலேயின் முன்னோடிப் பணியின் பின்னர், திடப்பொருட்களின் மேற்பரப்பில் பரவும் மற்றும் மிகவும் சிறப்பியல்பு நீள்வட்ட உருட்டல் இயக்கத்தைக் காட்டும் ஒலி அலைகள் உள்ளன என்று அறியப்படுகிறது” என்று பல்கலைக்கழகத்தின் ஆய்வுக்குத் தலைமை தாங்கிய இயற்பியல் பேராசிரியர் ஹூபர்ட் கிரென்னர் கூறினார். ஆக்ஸ்பர்க் சமீபத்தில் மன்ஸ்டர் பல்கலைக்கழகத்திற்கு சென்றார். “நானோ-ஒலி அலைகளின் விஷயத்தில், நாம் இப்போது இந்த டிரான்ஸ்வர்சல் சுழற்சியை நேரடியாக கவனிக்க முடிந்தது, இதை இயற்பியலாளர்கள் இந்த இயக்கம் என்று அழைக்கிறோம்.”
அவர்களின் ஆய்வில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் மிகச்சிறந்த நானோவயரைப் பயன்படுத்தினர், இது பைசோ எலக்ட்ரிக் பொருள், லித்தியம் நியோபேட் என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஒரு மின்னோட்டத்திற்கு உட்படுத்தும் போது இந்த பொருள் சிதைக்கப்படுகிறது, மேலும், சிறிய உலோக மின்முனைகளின் உதவியுடன், ஒரு ஒலி அலையை பொருளின் மீது உருவாக்க முடியும்.
பொருளின் மேற்பரப்பில், ஒலி அலை நீள்வட்டமாக சுழலும் (gyrating) மின் புலத்தை உருவாக்குகிறது. இது, நானோவைரில் உள்ள எலக்ட்ரான்களை வட்டப் பாதைகளுக்குள் தள்ளுகிறது.
“இதுவரை ஒளியின் இந்த நிகழ்வு பற்றி எங்களுக்குத் தெரியும்” என்று பர்டூவின் மின் மற்றும் கணினி பொறியியல் இணைப் பேராசிரியர் ஜூபின் ஜேக்கப் கூறினார். “இது உலகளாவிய விளைவு என்பதை நிரூபிப்பதில் இப்போது நாங்கள் வெற்றி பெற்றுள்ளோம், இது தொழில்நுட்ப ரீதியாக முக்கியமான தளமான ஒலி அலைகள், லித்தியம் நியோபேட் போன்ற பிற அலைகளிலும் நிகழ்கிறது.”
“மியூனிக் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தில் எலக்ட்ரான்கள் வெளியிடும் ஒளியின் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட நானோவயர்களில் எலக்ட்ரான்களின் இயக்கத்தை நாங்கள் கவனித்தோம்” என்று Ph.D. ஆக்ஸ்பர்க் பல்கலைக்கழகத்தில் இயற்பியல் நிறுவனத்தில் மாணவர் கூறினார்.
சோனரின் சகா, லிசா ஜாங்கர் மேலும் கூறியதாவது, “நாங்கள் இங்கே மிக விரைவான ஸ்ட்ரோபோஸ்கோப்பைப் பயன்படுத்துகிறோம், இது நடைமுறையில் இந்த இயக்கத்தை உண்மையான நேரத்தில் கண்காணிக்க உதவுகிறது – ஜிகாஹெர்ட்ஸ் வரம்பில் அதிக அதிர்வெண்களில் கூட முடிந்த்து.”
அண்மையில் பிஎச்டி முடித்த ஃபர்ஹாத் கோஸ்ரவி ஜேக்கபின் ஆய்வுக் குழுவில், ஒளிக்கான தனது கணக்கீடுகளை நேரடியாக ரேலி ஒலி அலைக்கு மாற்றினார். “ஒளி அலைகள் மற்றும் ஒலி அலைகள் ஒத்த பண்புகளைக் கொண்டவை என்பது நீண்ட காலமாக அறியப்படுகிறது. ஆயினும்கூட, அவற்றின் சுழல் பண்புகளுக்கான போட்டியின் அளவு உண்மையில் தனித்துவமானது” என்று கோஸ்ரவி கூறினார்.
இந்த நிகழ்வின் அடிப்படையிலான சுழல்-இயற்பியலின் உலகளாவிய கொள்கை முக்கியமான தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் உறுதியாக நம்புகின்றனர். ஒலி அலைகளின் குறுக்குவெட்டு சுழற்சியை மற்ற அலைகளின் சுழற்சியுடன் இணைக்க குழு இப்போது செயல்படுகிறது.
“அடுத்து நாம் செய்ய வேண்டியது இந்த குறுக்குவழி ஒலி சுழற்சியை குறிப்பாக ஆப்டிகல் குவாண்டம் அமைப்புகள் அல்லது ஒளியின் சுழற்சியைக் கையாள வேண்டும்,” என்று ஜேக்கப் கூறினார்.
References: