ಹೆಚ್ಚಲಿದೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ
ಹೊರಗಿನ ಪ್ರಪಂಚದೊಂದಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಸಂವಹನದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪ್ರಕೃತಿಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವಲ್ಲಿ, ಬೆಂಗಳೂರಿನ ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ ಸಂಶೋಧಕರು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿದ್ದು, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮೂಲದ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಗತಿಯಾಗಿದೆ.
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯ ನೇತೃತ್ವವನ್ನು ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಭಾಗದ ಪ್ರೊ. ಮಯಾಂಕ್ ಶ್ರೀವಾಸ್ತವ ವಹಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದರು. ಮಯಾಂಕ್ ಅವರ ತಂಡವು, ಕಾರ್ಬನ್ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಅಣುಗಳ ನಡುವೆ ಪರಮಾಣುವಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳ ಅತಿಕ್ರಮಣವು, ಲೋಹದೊಂದಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಸಂವಹನದ ಮೇಲೆ ಹೇಗೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಅಧ್ಯಯನ ನಡೆಸಿತು.
ಬಾಹ್ಯ ಜಗತ್ತಿಗೆ ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧ ಒಡ್ಡುವಂತಹ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವ ವಿನೂತನ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಆವಿಷ್ಕರಿಸಲು, ಈ ಅಧ್ಯಯನ ನೆರವಾಗಿದೆ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಅಮೆರಿಕದ ಐಬಿಎಂನ ಟಿ.ಜೆ.ವ್ಯಾಟ್ಸನ್ ಸಂಶೋಧನಾ ಕೇಂದ್ರದ ದಾಖಲೆಗಳನ್ನೂ ಒಳಗೊಂಡಂತೆ, ಅನೇಕ ದಾಖಲೆಗಳನ್ನು ಮುರಿದಿದೆ.
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ, ಪಿಎಚ್‌.ಡಿ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿ ಆದಿಲ್ ಮಿಶ್ರಾ ಸಹಲೇಖಕರಾಗಿದ್ದು, ಪ್ರೊ. ಶ್ರೀನಿವಾಸನ್ ರಾಘವನ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೊ. ನವಕಾಂತ ಭಟ್ ಸಹ ಸಂಶೋಧಕರಾಗಿದ್ದಾರೆ; ಇವರ ಈ ಸಂಶೋಧನಾ ಕಾರ್ಯವು, ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಸಾಧನಗಳ ಬಗೆಗಿನ ಸಭೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶನಗೊಂಡಿದೆ.
ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಂಬುದು ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಎರಡು ಆಯಾಮದ, ಏಕ ಪರಮಾಣುವಿನಷ್ಟು ದಪ್ಪ ಪದರವುಳ್ಳ ವಸ್ತು. 2004ರಲ್ಲಿ ಇದರ ಆವಿಷ್ಕಾರ ಆದಾಗಿನಿಂದಲೂ, ತನ್ನ ಅಸಾಧಾರಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಕಾರಣದಿಂದ ಅರೆವಾಹಕ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯ ಹೊಂದಿದೆ. ಆದರೆ 'ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರತಿರೋಧ' ಎಂಬ ವಿದ್ಯಮಾನವು, ಲೋಹದ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ನಡುವೆ ಸಂಪರ್ಕವಾದ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತಿದ್ದು, ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತದೆ.
ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರತಿರೋಧ ಸಮಸ್ಯೆಯು ಇಂದಿಗೂ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಬಳಕೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅರಿಯಲು ಮೂಲಭೂತ ಸಮಸ್ಯೆ. ಇದು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಉಪಯುಕ್ತತೆಗೆ ಅಡ್ಡಿಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ.
‘ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಹೊರಗಿನ ಪ್ರಪಂಚದ ನಡುವೆ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧವುಳ್ಳ ಸಂವಹನ ಎಂದಿಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೋ, ಅಲ್ಲಿಯವರೆಗೂ ನಾವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಲಾಭವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪಡೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ’ ಎಂದು ಪ್ರೊ. ಶ್ರೀವಾಸ್ತವ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.
ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಕನಿಷ್ಠ ಮಿತಿಯನ್ನು ಈಗಾಗಲೇ ದಾಟಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನಷ್ಟು ಸಾಧಿಸಲು ಅಸಾಧ್ಯ ಎಂಬುದು ಪ್ರಪಂಚದಾದ್ಯಂತ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಭಾವನೆಯಾಗಿತ್ತು. ಆದರೆ, ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಜ್ಞಾನ ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಹೆಚ್ಚು ಆಳವಾದ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಈ ನಂಬಿಕೆಯನ್ನು ತಳ್ಳಿಹಾಕಿದೆ.
ಪ್ರೊ. ಶ್ರೀವಾಸ್ತವ ಅವರ ತಂಡವು ತಮ್ಮ ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನ ಸುತ್ತ ಇರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಕ್ಷೆಗಳು, ಅದರ ಸಂಕರೀಕರಣ ಅಥವಾ ಲೋಹದ ಪರಮಾಣುವಿನೊಂದಿಗೆ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುವಿನ ಅತಿಕ್ರಮಣ ಮತ್ತು ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಲೋಹದಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಆಗುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಾಗಣೆ - ಇವುಗಳ ನಡುವಣ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡರು.
‘ಪರಮಾಣುಗಳು ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಅಥವಾ ಬೀಜಕಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಈ ಬೀಜಕಣದ ಸುತ್ತಲೂ ಹಲವಾರು ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಸುತ್ತುತ್ತಿರುತ್ತವೆ; ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಕಕ್ಷೆಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು 1ಎಸ್, 2ಎಸ್, 2ಪಿ, 3ಎಸ್, 3ಪಿ, 3ಡಿ ಎಂದು ಮುಂದುವರೆಯುತ್ತದೆ ಹಾಗೂ ಅನನ್ಯ ಆಕಾರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.
ಯಾವ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಲಭ್ಯವಾಗುವ ಸಂಭವನೀಯತೆ ಗರಿಷ್ಠವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಈ ಆಕಾರಗಳು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ. ಪ್ರತಿ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಒಂದು ಸ್ಥಿರ ಸಂಖ್ಯೆಗೆ ಅವಕಾಶ ಇರುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಪರಮಾಣುವಿನ ಕಕ್ಷೆಯು ಮತ್ತೊಂದು ಪರಮಾಣುವಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳ ಸಮೀಪವಿದ್ದಾಗ, ಆ ಪರಮಾಣುಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಪುನರ್ನಿರ್ಮಾಣದತ್ತ ಒಲವು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಇದೇ ಸಂಕರೀಕರಣ. ಈ ಸಂಕರೀಕರಣವನ್ನು ನಾವು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿ ಬಂಧದ ವಾಹಿನಿಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿದೆವು’ ಎಂದು ಪ್ರೊ. ಶ್ರೀವಾಸ್ತವ ವಿವರಿಸುತ್ತಾರೆ.
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಹೊಸ ಯುಗದ ಮುನ್ಸೂಚಕವಾಗಿದ್ದು, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೂ ಕಡಿಮೆ ಬಳಕೆಯಾಗಿರುವ ಟೆರಾ ಹರ್ಟ್ಸ್‌ ತರಂಗಾಂತರ ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದಾಗಿದೆ; ಟೆರಾ ಹರ್ಟ್ಸ್‌ ತರಂಗಾಂತರ ಶ್ರೇಣಿಯು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ರೋಹಿತದ ಒಳಗೆ ಬರುವ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಆಗಿದ್ದು, ಮೈಕ್ರೊವೇವ್ ಮತ್ತು ಅತಿಗೆಂಪು ಶ್ರೇಣಿಯ ನಡುವೆ ಲಭ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.
ಈ ತರಂಗಾಂತರ ಶ್ರೇಣಿಯು ಸುರಕ್ಷಿತ, ಹಾನಿಕರವಲ್ಲ ಮತ್ತು ಆಕ್ರಮಣಕಾರಿಯಲ್ಲ. ಹೀಗಾಗಿ, ಟೆರಾ ಹರ್ಟ್ಸ್‌ ಆವರ್ತನವನ್ನು ವಿಸ್ತೃತ ಶ್ರೇಣಿಯ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅತ್ಯಂತ ಎತ್ತರದ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿನ ಸಂವಹನಕ್ಕೆ ಉಪಯೋಗಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಕಣ್ಗಾವಲು ಅಥವಾ ಭದ್ರತೆಯ ಸಲುವಾಗಿ ವೇಗದ ನಿಸ್ತಂತು ಸಂಪರ್ಕ ಸಾಧಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದಾಗಿದೆ.
‘ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು ಟೆರಾ ಹರ್ಟ್ಸ್‌ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಸಾಧನಗಳು ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ; ಇದು ಒಂದು ಶತಕೋಟಿ ಡಾಲರ್ ಮೊತ್ತದ ಅನ್ವಯ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯಾಗಿದ್ದು, ಟೆರಾ ಹರ್ಟ್ಸ್‌ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಬೇಕಾದ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಯಂತ್ರಗಳ ಅಲಭ್ಯತೆಯ ಕಾರಣ, ಈ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯು ಇನ್ನೂ ಯಾರಿಗೂ ಕೈಗೆಟುಕಿಲ್ಲ. ಆದರೆ, ಈ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಗತಿಯಿಂದ, ನಾವು ಟೆರಾ ಹರ್ಟ್ಸ್‌್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣವನ್ನು ಸದ್ಯದಲ್ಲಿಯೇ ಕಾಣಬಹುದಾಗಿದೆ.
ಈ ಸಾಧ್ಯತೆಯು ಸುಮಾರು 2022ನೆಯ ಇಸವಿಯಲ್ಲಿ ಕೈಗೂಡಬಹುದೆಂದು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ’ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಪ್ರೊ. ಶ್ರೀವಾಸ್ತವ. ಅನೇಕರು ಒಂದು ಕುರುಡೋಣಿ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸುವ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮತ್ತು ಮೂಲಭೂತ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳನ್ನು, ಕೂಲಂಕಷವಾಗಿ ಅನ್ವೇಷಿಸಿದರೆ, ಹೇಗೆ ಸಮಸ್ಯೆಯು ಪರಿಹಾರಗೊಂಡು ತಾಂತ್ರಿಕ ನಾವೀನ್ಯತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಮನದಟ್ಟು ಮಾಡಿದೆ.
ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಹಿಂದಿನ ನಿಜವಾದ ಕಾರಣವನ್ನು, ಸಂಶೋಧಕರು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಕಂಡುಕೊಂಡು, ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಮಾಣು ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಪರಿಹರಿಸಿದರು. ಈಗಾಗಲೇ ವಿನ್ಯಾಸದೆಡೆಗೆ ಸಾಗಿರುವ ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು, ಒಂದು ಪೂರ್ವನಿದರ್ಶನವನ್ನೂ ಹುಟ್ಟುಹಾಕಿದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ 'ಟ್ರಯಲ್ ಅಂಡ್ ಎರರ್' ವಿಧಾನದ ಬದಲಿಗೆ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಕೂಡ ಒಂದು ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಪ್ರಯೋಗನಿರತರಿಗೆ ತಿಳಿಸಿಕೊಟ್ಟಿದೆ.
ಗುಬ್ಬಿ ಲ್ಯಾಬ್ಸ್‌
(ಸಂಶೋಧನಾ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳ
ಬಗ್ಗೆ ವ್ಯವಹರಿಸುವ ಸಾಮಾಜಿಕ ಉದ್ಯಮ)
ತಾಜಾ ಸುದ್ದಿಗಾಗಿ ಪ್ರಜಾವಾಣಿ ಟೆಲಿಗ್ರಾಂ ಚಾನೆಲ್ ಸೇರಿಕೊಳ್ಳಿ | ಪ್ರಜಾವಾಣಿ ಆ್ಯಪ್ ಇಲ್ಲಿದೆ: ಆಂಡ್ರಾಯ್ಡ್ | ಐಒಎಸ್ | ನಮ್ಮ ಫೇಸ್‌ಬುಕ್ ಪುಟ ಫಾಲೋ ಮಾಡಿ.