திட-அடுக்கு பெரோவ்ஸ்கைட்டில் உள்ள பொருளின் பண்புகள்

பொருள் விஞ்ஞானிகள் ஒளி மூலம் பொருள் பண்புகளை கட்டுப்படுத்த முடியும் என்பதை ஆராய்ந்து வருகின்றனர்.

கியோட்டோ பல்கலைக்கழகம் மற்றும் குருமே இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜி ஆராய்ச்சியாளர்களைக் கொண்ட குழு, திட-அடுக்கு பெரோவ்ஸ்கைட் பொருளான Ca₂RuO₄-இல் உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக் உருவாதலை தீர்மானிக்கும் ஒரு அளவிடுதல் முறையை கண்டுபிடித்துள்ளது.

உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக் உருவாதல் (HOHG-High-order harmonic generation) என்பது நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் நிகழ்வுகளாகும், அங்கு தீவிர புற ஊதா (EUV-Extreme Ultraviolet) ஃபோட்டான்கள் அதிக செறிவு கொண்ட ஒளி மற்றும் நடுத்தரத்திற்கு இடையிலான தொடர்புகளின் விளைவாக ஒரு ஊடகத்தால் உமிழப்படுகின்றன.

“அணு வாயு அமைப்புகளில் முதன்முதலில் காணப்பட்ட இந்த நிகழ்வு, அட்டோசெகண்ட் அறிவியலுக்கு வழி வகுத்தது. ஆனால் இது Ca₂RuO₄ போன்ற சில வலுவான தொடர்புள்ள திடப்பொருட்களில் அதிகமாக கணிக்க முடியாதது.” என்கிறார் ஆய்வாளர் கென்டோ உச்சிடா.

இந்த திடப்பொருட்களில் (அதாவது உலோகங்கள்) எலக்ட்ரான்களுக்கு இடையே உள்ள வலுவான தொடர்பு காரணமாக, ஒளி வெளிப்படும் போது இந்த எலக்ட்ரான்கள் எவ்வாறு நகரும் என்பதைப் புரிந்து கொள்ளாமல் உயர்-ஹார்மோனிக் உருவாக்கத்தின் பண்புகளை நிறுவ முடியாது.

இந்தக் கேள்விக்குப் பதிலளிக்க, Ca₂RuO₄ படிகங்களின் வெப்பநிலை மற்றும் ஃபோட்டான் உமிழ்வு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பைக் கண்காணிக்க குழு சோதனை முறையைப் பயன்படுத்தியது. மிகக் குறைந்த 50 முதல் மிதமான உயர் 290 K வரையிலான வெப்பநிலையில் உயர் ஹார்மோனிக் உருவாதலின் செறிவை தீவிரத்தை அளவிடுவதற்கும் வரைபடமாக்குவதற்கும் நடுத்தர அகச்சிவப்புத் துடிப்புப் பயன்படுத்தப்பட்டது.

அளவின் குறைந்த முடிவில், அறை வெப்பநிலையை விட பல நூறு மடங்கு வலிமையான உயர் வரிசை ஹார்மோனிக் உருவாதலை குழு பதிவு செய்தது. ஃபோட்டான் உமிழ்வுகள் அதிகரித்த இடைவெளி ஆற்றலுடன் தொடர்ந்து தீவிரமடைந்தன. வெப்பநிலை வீழ்ச்சியுடன் எலக்ட்ரான்கள் மின்சாரத்தை நடத்துவதற்குத் தேவையான ஆற்றல் உள்ளது.

இந்த உமிழ்வுகள், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அதிக இடைவெளி ஆற்றல் ஆகியவற்றுக்கு இடையே உள்ள வலுவான விரட்டல் உலோகத்தை மின் கடத்தலில் இருந்து மின்கடத்தாப் பொருளாக மாற்றும் போது, ​​பொருளின் மோட்-மின்கடத்தாக் கட்டத்தில் நிகழ்கிறது என்று குழு கண்டறிந்தது.

“பலமான தொடர்புள்ள பொருட்களில் உள்ள உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸ் பொருட்களின் இடைவெளி ஆற்றலைப் பொறுத்தது என்பதை நாங்கள் கண்டுபிடித்தோம்” என்று உச்சிடா விளக்குகிறார்.

இந்த அளவிடுதல், வலுவான தொடர்புள்ள அமைப்புகளில் சமநிலையற்ற எலக்ட்ரான் இயக்கவியலின் மிகவும் சுத்திகரிக்கப்பட்ட விளக்கங்களை நோக்கி கோட்பாட்டு ஆய்வுகளை வழிநடத்தும்.

“கண்டுபிடிப்புகள் மிகவும் திறமையான நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் சாதனங்களை அடைய பொருட்கள் வடிவமைப்பிற்கான அடித்தளத்தை வழங்குகின்றன” என்று உச்சிடா முடிக்கிறார்.

இந்த ஆய்வு, இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்களில் வெளியிடப்பட்டது.

References:

• Bandara, N. (2008). Guest intercalation into metal halide inorganic-organic layered perovskite hybrid solids and hydrothermal synthesis of tin oxide spheres. Mississippi State University.
• Hao, F., Wang, W., & Mukherjee, P. P. (2019). Electrochemical-reaction-driven interfacial stress in a solid-solid layered architecture. Physical Review Applied, 11(3), 034038.
• Treacy, M. M. J., Rice, S. B., Jacobson, A. J., & Lewandowski, J. T. (1990). Electron microscopy study of delamination in dispersions of the perovskite-related layered phases K [Ca2Nan-3NbnO3n-1]: evidence for single-layer formation. Chemistry of Materials, 2(3), 279-286.