கிராஃபீன் மூலம் லேசர் பயன்பாடு

லேசர்-உந்துதல் அயனி முடுக்கம் ஒரு கச்சிதமான மற்றும் திறமையான பிளாஸ்மா அடிப்படையிலான முடுக்கியை உருவாக்க விஞ்ஞானிகளால் ஆய்வு மேற்கொள்ளப்பட்டது. இது புற்றுநோய் சிகிச்சை, அணுக்கரு இணைவு மற்றும் உயர் ஆற்றல் இயற்பியல் ஆகியவற்றிற்கு பொருந்தும். ஒசாகா பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள், குவாண்டம் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்திற்கான தேசிய நிறுவனங்கள் (QST), கோபி பல்கலைக்கழகம் மற்றும் தைவானில் உள்ள தேசிய மத்திய பல்கலைக்கழகம் ஆகியவற்றின் ஆராய்ச்சியாளர்களுடன் இணைந்து, உலகின் மிக மெல்லிய மற்றும் வலிமையான கிராஃபீனின் இலக்கை தீவிர கதிர்வீச்சு செய்வதன் மூலம் நேரடி ஆற்றல் அயனி முடுக்கம் குறித்து அறிக்கை அளித்துள்ளனர். இந்த கண்டுபிடிப்பானது நேச்சரின் அறிவியல் அறிக்கைகளில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

லேசர் அயனி முடுக்கம் கோட்பாட்டில் அதிக அயனி ஆற்றலுக்கு மெல்லிய இலக்கு தேவை என்று அறியப்படுகிறது. இருப்பினும், தீவிரமான லேசரின் இரைச்சல் கூறுகள் லேசர் துடிப்பின்  உச்சத்திற்கு முன்பாக இலக்குகளை அழிப்பதால், மிக மெல்லிய இலக்குடன் அயனிகளை நேரடியாக முடுக்கிவிடுவது கடினமாக உள்ளது. ஒரு தீவிர லேசர் மூலம் திறமையான அயனி முடுக்கத்தை உணர, இரைச்சல் கூறுகளை அகற்றும் பிளாஸ்மா கண்ணாடிகளைப் பயன்படுத்துவது அவசியம்.

எனவே, லேசர் அயனி முடுக்கத்தின் இலக்காக ஆராய்ச்சியாளர்கள் பெரிய பகுதி இடைநிறுத்தப்பட்ட கிராஃபீனை (LSG-large-area suspended graphene) உருவாக்கியுள்ளனர். கிராஃபீன் உலகின் மிக மெல்லிய மற்றும் வலிமையான 2D பொருள் என அறியப்படுகிறது. இது லேசர் இயக்கப்படும் அயனி மூலங்களுக்கு ஏற்றது.

“அணு மெல்லிய கிராஃபீன் வெளிப்படையானது, அதிக மின்சாரம் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் குறைந்த எடை கொண்டது. அதே நேரத்தில் வலுவான பொருளாக உள்ளது” என்று ஆய்வு ஆசிரியர் வெய்-யென் வூன் விளக்குகிறார்.

“இன்றுவரை, போக்குவரத்து, மருத்துவம், எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் ஆற்றல் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளை கிராஃபீன் கண்டுள்ளது. லேசர்-அயனி முடுக்கம் துறையில் கிராஃபீனின் மற்றொரு சீர்குலைக்கும் பயன்பாட்டை நிரூபிக்கப்படுகிறது, இதில் கிராஃபீன் தனித்துவமான அம்சங்கள் இன்றியமையாதவையாக விளையாடுகின்றன.”

LSG இலக்குகளின் நேரடி கதிர்வீச்சுகள், பிளாஸ்மா கண்ணாடி இல்லாமல் குறைந்த மாறுபாட்டிலிருந்து உயர் மாறுபாடு நிலைகள் வரை துணை சார்பியல் முதல் சார்பியல் வரையிலான லேசர் தீவிரம் வரை MeV புரோட்டான்கள் மற்றும் கார்பன்களை உருவாக்குகிறது, இது கிராஃபீனின் நீடித்த தன்மையைக் காட்டுகிறது.

“புற்றுநோய் சிகிச்சை, லேசர் அணுக்கரு இணைவு, உயர் ஆற்றல் இயற்பியல் மற்றும் ஆய்வக வானியற்பியல் ஆகியவற்றிற்கான கச்சிதமான மற்றும் திறமையான லேசர்-உந்துதல் அயனி முடுக்கிகளின் வளர்ச்சிக்கு இந்த ஆராய்ச்சியின் முடிவுகள் பொருந்தும்” என்று ஆய்வின் முன்னணி எழுத்தாளர் யசுஹிரோ குராமிட்சு விளக்குகிறார்.

“பிளாஸ்மா கண்ணாடி இல்லாமல் ஆற்றல் அயனிகளின் நேரடி முடுக்கம் LSG-இன் வலிமையை தெளிவாகக் காட்டுகிறது. அணு-மெல்லிய LSG-யை இலக்கு ஏற்றமாகப் பயன்படுத்துவோம், அவை தாங்களாகவே நிற்க முடியாத பிற பொருட்களை முடுக்கிவிடும். சார்பியல் அல்லாத ஆற்றல் அயனி முடுக்கமும் காட்டப்படுகிறது. இது ஒப்பீட்டளவில் சிறிய லேசர் வசதிகளுடன் லேசர் அயனி முடுக்கத்தை ஆய்வு செய்ய அனுமதிக்கும்.மேலும், மிக மெல்லிய இலக்கு ஆட்சியில் பிளாஸ்மா கண்ணாடி இல்லாவிட்டாலும், ஆற்றல்மிக்க அயனி முடுக்கம் உணரப்படுகிறது. இது லேசர் இயக்கப்படும் அயனி முடுக்கத்தின் புதிய சாவியைத் திறக்கிறது.”

References:

• Alvarado-Goytia, J. J., Rodríguez-González, R., Martínez-Orozco, J. C., & Rodríguez-Vargas, I. (2022). Biperiodic superlattices and transparent states in graphene. Scientific reports, 12(1), 1-15.
• Tang, H., Menabde, S. G., Anwar, T., Kim, J., Jang, M. S., & Tagliabue, G. (2022). Photo-modulated optical and electrical properties of graphene. Nanophotonics.
• Gerislioglu, B., Ahmadivand, A., & Pala, N. (2017). Hybridized plasmons in graphene nanorings for extreme nonlinear optics. Optical Materials, 73, 729-735.
• Dong, Y., Rismiller, S. C., & Lin, J. (2016). Molecular dynamic simulation of layered graphene clusters formation from polyimides under extreme conditions. Carbon, 104, 47-55.