போரோன் குவாண்டம் புள்ளிகளின் சிறந்த வெப்ப பண்புகள்
ஆப்டோ-எலக்ட்ரானிக் அட்வான்சஸின் புதிய வெளியீட்டில், சீனாவின் ஷென்ஜென் பல்கலைக்கழகத்தின் பேராசிரியர் ஹான் ஜாங் தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள், போரான் குவாண்டம் புள்ளிகள் வெப்ப பண்புகளில் கிராபெனை விட அதிகமாக இருக்கிறதா என்று ஆராய்ச்சி மேற்கொள்கின்றனர்.
2004 இல் கிராஃபீனின் கண்டுபிடிப்பு இரு பரிமாண பொருட்களின் சாத்தியக்கூறுகளுக்கு கதவைத் திறந்தது. பல்வேறு இரு பரிமாண பொருட்கள் (கருப்பு பாஸ்பரஸ், டிரான்சிஷன் மெட்டல் சல்பைடுகள், டோபாலஜிக்கல் இன்சுலேட்டர்கள், MXene, முதலியன) பதிவாகியுள்ளன, ஆனால் அதன் சிறந்த ஒளி மின்னணுவியல் பண்புகள் காரணமாக கிராஃபீன் இன்னும் பரவலாக ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. சில குறைபாடுகளுடன் தூய ஒற்றை அடுக்கு கிராஃபீனின் வெப்ப கடத்துத்திறன் 5300 W/mK வரை அதிகமாக உள்ளது, இது அறியப்பட்ட மிகவும் சாத்தியமான வெப்ப பொருள். பொருட்களின் பண்புகள் அவற்றின் அணு அமைப்புடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது என்பதால், கிராஃபீனை விட அதிகமான வெப்பப் பண்புகள் கொண்ட புதிய பொருட்கள் உள்ளதா என்று கேட்கப்படலாம்? சில ஆராய்ச்சியாளர்கள் சமநிலையற்ற பசுமை செயல்பாடு மற்றும் போரோஃபெனின் வெப்ப கடத்துத்திறன் கிராஃபீனை விட அதிகமாக இருக்கும் என்பதை நிரூபிக்க முதல் கொள்கை முறையைப் பயன்படுத்தியுள்ளனர், இது போரான் வெப்பப் பயன்பாடுகளுக்கு அதிக ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது. போரோஃபீனைத் தயாரிப்பதில் உள்ள சிரமம் காரணமாக, இன்றுவரை வெப்ப பண்புகள் பற்றிய பொருத்தமான சோதனை அறிக்கைகள் இல்லை. இந்த தற்போதைய கட்டுரையில், பேராசிரியர் ஹான் ஜாங்கின் ஆராய்ச்சி குழு போரான் குவாண்டம் புள்ளிகளை தயாரிப்பதை விவரிக்கிறது, மேலும் தெர்மோ-ஆப்டிகல் சுவிட்சுகளை இணைப்பதன் மூலம் போரோன் பொருட்களின் வெப்ப பண்புகளை மறைமுகமாக நிரூபித்தது. முடிவுகள் அனைத்து ஒளியியல் குறிப்பேற்றி மற்றும் லேசர் பொறியியல் துறைகளுக்கு வெற்றிகரமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன. ஆசிரியர்களின் சோதனைகள் போரான் பொருட்கள் ஒளி வெப்ப மாற்றத்திற்கு உறுதியளிக்கின்றன மற்றும் வெப்ப கடத்தும் பயன்பாடுகள் கிராஃபீனை விட அதிகமாக உள்ளன என்பதை நிரூபிக்கின்றன. போரோஃபீனின் வெப்ப பண்புகள் பற்றிய மேலதிக விசாரணைகள் ஆராய்ச்சி குழுவால் திட்டமிடப்பட்டுள்ளன.
பேராசிரியர் ஹான் ஜாங்கின் ஆய்வுக் குழு, திரவ-நிலை உரித்தல் முறை மூலம் போரான் குவாண்டம் புள்ளிப் பொருளைத் தயாரிக்க முன்மொழிகிறது. உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி மற்றும் அணு சக்தி நுண்ணோக்கி போரான் குவாண்டம் புள்ளிகளை வெற்றிகரமாக தயாரிப்பதை நிரூபிக்க பயன்படுத்தப்பட்டன. தெர்மோகிராஃபி ஃபோட்டோதெர்மல் மாற்ற பண்புகள் மற்றும் போரான் குவாண்டம் புள்ளிகளின் நிலைத்தன்மையைப் பதிவு செய்யவும், பகுப்பாய்வு செய்யவும் பயன்படுத்தப்பட்டது. சோதனை முடிவுகளில் போரான் குவாண்டம் புள்ளிகள் சிறந்த வெப்ப நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன என்பதை காட்டியது. தெர்மோ-ஆப்டிகல் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட அனைத்து ஒளியியல் குறிப்பேற்றியின் மறுமொழி நேரம் வெப்ப உற்பத்தி மற்றும் வெப்ப பரவலுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது. ஆசிரியர்கள் இந்த முறையைப் பயன்படுத்தி மறைமுகமாக போரோன் பொருளின் ஒளிவெப்ப பண்புகளை கிராஃபீனுடன் ஒப்பிட்டு, அனைத்து ஆப்டிகல் கட்டம் மற்றும் தீவிரம் மாடுலேட்டரை வெற்றிகரமாக உணர்ந்தனர். கிராஃபீனை அடிப்படையாகக் கொண்ட அனைத்து ஒளியியல் குறிப்பேற்றியின் உயர்வு மற்றும் வீழ்ச்சி நேரங்கள் முறையே 9.1 ms மற்றும் 3.2 ms ஆகும். இந்த காகிதத்தால் விவரிக்கப்பட்ட சோதனையில், போரான் குவாண்டம் புள்ளிகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட அனைத்து ஒளியியல் குறிப்பேற்றியின் உயர்வு மற்றும் வீழ்ச்சி நேரங்கள் முறையே 1.1 ms மற்றும் 1.3 ms ஆகும். போரான் குவாண்டம் புள்ளிகளின் வெப்ப பண்புகள் கிராஃபீனை விட சிறந்தது என்பதை இது நிரூபிக்கிறது, மேலும் ஆராய்ச்சி செய்ய அதிக ஆராய்ச்சி தேவைப்படுகிறது. கட்டப்பட்ட அனைத்து ஒளியியல் குறிப்பேற்றியை லேசர் ரெசனேட்டரில் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஒளியியல் முறையில் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட க்யூ-ஸ்விட்ச் லேசர் செயல்பாடு உணரப்படுகிறது. லேசர் புலத்தில் ஒளி-ஒலியியல் குறிப்பேற்றி மற்றும் மின்னணு ஒளியியல் குறிப்பேற்றி பயன்பாட்டுடன் ஒப்பிடும்போது, இந்த வேலை சிறந்த ஒற்றை நிற (0.04 nm) மற்றும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய அதிர்வெண்ணைக் காட்டுகிறது, இது நேரியல் அல்லாத அதிர்வெண் மாற்றம் மற்றும் அனைத்து ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்பு துறைகளில் சாத்தியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.
References: