একটি মোচড় দিয়ে স্ক্যানিং প্রোব ইলেক্ট্রনের তরঙ্গতুল্য আচরণ পর্যবেক্ষণ করে

যখন স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ 1980 এর দশকে আত্মপ্রকাশ করেছিল, ফলাফল ন্যানো প্রযুক্তি এবং কোয়ান্টাম-ডিভাইস গবেষণায় একটি বিস্ফোরণ ছিল। তারপর থেকে, অন্যান্য ধরণের স্ক্যানিং প্রোব মাইক্রোস্কোপ তৈরি করা হয়েছে এবং তারা একসাথে গবেষকদের ইলেক্ট্রন পরিবহনের তত্ত্বগুলি বের করতে সাহায্য করেছে। কিন্তু এই কৌশলগুলি একটি একক বিন্দুতে ইলেক্ট্রনগুলি পরীক্ষা করে, যার ফলে তাদের কণা হিসাবে পর্যবেক্ষণ করা হয় এবং শুধুমাত্র তাদের তরঙ্গ প্রকৃতি পরোক্ষভাবে দেখে। এখন, ইস্রায়েলের ওয়েইজম্যান ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্সের গবেষকরা একটি নতুন স্ক্যানিং প্রোব তৈরি করেছেন - কোয়ান্টাম টুইস্টিং মাইক্রোস্কোপ - যা সরাসরি ইলেক্ট্রনের কোয়ান্টাম তরঙ্গ বৈশিষ্ট্য সনাক্ত করে।

"এটি কার্যকরভাবে একটি স্ক্যানিং প্রোব টিপ যার শীর্ষে একটি ইন্টারফেরোমিটার রয়েছে," বলেছেন শাহাল ইলানী, দলের নেতা। গবেষকরা আল্ট্রাথিন গ্রাফাইট, হেক্সাগোনাল বোরন নাইট্রাইড এবং গ্রাফিনের মতো একটি ভ্যান ডার ওয়ালস ক্রিস্টাল দিয়ে একটি স্ক্যানিং প্রোবের টিপকে আচ্ছাদন করেছেন, যা প্রায় 200 এনএম জুড়ে একটি সমতল শীর্ষ সহ একটি তাঁবুর মতো ডগায় সুবিধাজনকভাবে ফ্লপ করে। সমতল প্রান্তটি ডিভাইসের ইন্টারফেরোমিটার ফাংশনের চাবিকাঠি। নমুনার একটি বিন্দু এবং টিপের মধ্যে একটি ইলেক্ট্রন টানেলিং এর পরিবর্তে, ইলেক্ট্রন তরঙ্গ ফাংশন একই সাথে একাধিক বিন্দুতে টানেল করতে পারে।

"বেশ আশ্চর্যজনকভাবে আমরা দেখতে পেয়েছি যে সমতল প্রান্তটি স্বাভাবিকভাবেই পিভট করে যাতে এটি সর্বদা নমুনার সাথে সমান্তরাল থাকে," বলেছেন জন বার্কবেক, এই কাজটি বর্ণনাকারী একটি কাগজের সংশ্লিষ্ট লেখক। এটি সৌভাগ্যের কারণ যেকোন কাত টানেলিং দূরত্বকে পরিবর্তন করবে এবং তাই মালভূমির একপাশ থেকে অন্য দিকে শক্তি। "এটি এই টানেলিং পাথগুলির হস্তক্ষেপ, যেমন পরিমাপিত কারেন্টে চিহ্নিত করা হয়েছে, যা ডিভাইসটিকে তার অনন্য কোয়ান্টাম-ওয়েভ প্রোবিং ফাংশন দেয়," বার্কবেক বলেছেন।

ডাবল-স্লিট পরীক্ষা

এই হস্তক্ষেপটি দুটি স্লিট সহ একটি স্ক্রিনে ইলেকট্রন ফায়ার করার প্রভাবের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ, যেমন বিখ্যাত ইয়ং এর ডাবল-স্লিট পরীক্ষার মতো এরেজ বার্গ ব্যাখ্যা করে বার্গ, একসাথে অ্যাডি স্টার্ন, বিংহাই ইয়ান এবং ইউভাল ওরেগ নতুন যন্ত্রের তাত্ত্বিক বোঝার নেতৃত্ব দিয়েছেন।

যদি আপনি পরিমাপ করেন যে কণাটি কোন স্লিটের মধ্য দিয়ে যায় - যেমন অন্যান্য স্ক্যানিং প্রোব কৌশলগুলির পরিমাপের সাথে কী ঘটে - তরঙ্গ আচরণটি হারিয়ে যায় এবং আপনি যা দেখতে পান তা হল কণা। যাইহোক, যদি আপনি কণাটিকে তার ক্রসিং অবস্থানের সাথে অজ্ঞাত পাস করার জন্য ছেড়ে দেন, তবে দুটি উপলব্ধ পথ গঠনমূলক এবং ধ্বংসাত্মক হস্তক্ষেপের একটি প্যাটার্ন তৈরি করে যেমন তরঙ্গগুলি পাশাপাশি একটি পুকুরে ফেলে আসা দুটি নুড়ি থেকে বেরিয়ে আসে।

"যেহেতু ইলেক্ট্রন শুধুমাত্র টানেল করতে পারে যেখানে তার ভরবেগ প্রোব এবং নমুনার মধ্যে মেলে, ডিভাইসটি সরাসরি এই প্যারামিটারটি পরিমাপ করে, যা যৌথ ইলেক্ট্রন আচরণ ব্যাখ্যা করার তত্ত্বগুলির জন্য চাবিকাঠি," বার্গ বলেছেন।

প্রকৃতপক্ষে একটি ইলেক্ট্রনের গতিবেগ পরিমাপের ধারণাটি তার উপলব্ধ টানেলিং রুটের হস্তক্ষেপ ব্যবহার করে এর কাজ থেকে শুরু করে 1990-এর দশকে ক্যালটেক-এ জিম আইজেনস্টাইন. যাইহোক, ওয়েইজম্যান গবেষকরা তখন থেকে দুটি বিস্ফোরক উন্নয়নের জন্য কিছু মূল উদ্ভাবনের সাথে জিনিসগুলিকে বেশ কয়েকটি গিয়ার উপরে নিয়ে যান। এগুলো হল গ্রাফিনের বিচ্ছিন্নতা অনুরূপ পারমাণবিকভাবে পাতলা ভ্যান ডার ওয়ালস্ স্ফটিকে গবেষণার জন্য উদ্বুদ্ধ করা; এবং পরবর্তী একটি মোচড়ের পরীক্ষামূলকভাবে পর্যবেক্ষণ করা প্রভাব স্তরযুক্ত ভ্যান ডার ওয়ালস উপকরণের অভিযোজনে।

যখন একটি মোচড় দিয়ে স্তরিত করা হয়, গ্রাফিনের মতো উপকরণগুলি একটি মোইরি জালি তৈরি করে, তাই টেক্সটাইলের নামে নামকরণ করা হয় যেখানে কাপড়ের জালটি রেজিস্টারের বাইরে থাকে এবং আপনার চোখে মজার প্রভাব ফেলে। এই moiré 2D পদার্থের ইলেক্ট্রনগুলি এই অতিরিক্ত কৃত্রিম মইরি জালির সম্ভাবনার সাপেক্ষে, যার একটি পিরিয়ড টুইস্ট কোণ দ্বারা নির্ধারিত হয়। তাই কোয়ান্টাম টুইস্টিং মাইক্রোস্কোপে পাইজোইলেকট্রিক রোটেটর ব্যবহার করে ভ্যান ডের ওয়ালস স্ফটিকের দুটি স্তরের মধ্যে আপেক্ষিক কোণগুলিকে মোচড় দিয়ে, পূর্বে ব্যবহৃত চৌম্বক ক্ষেত্রগুলির তুলনায় গতিবেগের অনেক বিস্তৃত পরিসর পরিমাপ করা সম্ভব করে, সেইসাথে অনেকগুলি অন্বেষণ করা সম্ভব করে। অন্যান্য ইলেকট্রনিক ঘটনাও। ন্যাটি ডিভাইসটি বিভিন্ন ভ্যান ডের ওয়ালস স্ফটিক এবং অন্যান্য কোয়ান্টাম উপকরণগুলির একটি পরিসর অধ্যয়ন করা সহজ করে তোলে।

সমস্যা থেকে সমাধান

টুইস্ট এফেক্ট আবিষ্কারের পর, লোকেরা বিভিন্ন মোচড় কোণে উপকরণ নিয়ে পরীক্ষা করতে আগ্রহী ছিল। যাইহোক, তাদের প্রতিটি টুইস্ট অ্যাঙ্গেলের জন্য নতুন করে প্রতিটি ডিভাইস তৈরি করার শ্রমসাধ্য প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যেতে হয়েছিল। যদিও এটি কোণগুলির মাধ্যমে মোচড় দেওয়া সম্ভব হয়েছিল একটি একক ডিভাইস, তবে মোচড়টি নির্দিষ্ট কোণে লক হয়ে যায় যেখানে, এটি মূলত পরীক্ষার জন্য খেলা শেষ। কোয়ান্টাম টুইস্টিং মাইক্রোস্কোপে ডগায় পারমাণবিকভাবে পাতলা উপাদানটির ডগা ও প্রান্ত বরাবর শক্তিশালী আনুগত্য রয়েছে, যাতে নেট ফোর্স সহজেই প্রোব এবং নমুনার দুটি ভ্যান ডার ওয়াল স্ফটিক স্তরগুলির মধ্যে আকর্ষণকে ছাড়িয়ে যায়, এমনকি এইগুলির জন্যও সবচেয়ে আকর্ষণীয় মোচড় কোণ। এটি ছিল এই ধরনের বানোয়াট চ্যালেঞ্জ যা ওয়েইজম্যান গবেষকরা মূলত মোকাবেলা করার জন্য তৈরি করেছিলেন।

উচ্চ-তাপমাত্রা সুপারকন্ডাক্টরের মতো আচরণ করে এমন 'ম্যাজিক-অ্যাঙ্গেল গ্রাফিন'-এর আবিষ্কার ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড 2018 সালের অগ্রগতি

টুইস্টেড গ্রাফিনের অগ্রদূত কোরি ডিন, যিনি এই গবেষণার সাথে জড়িত ছিলেন না, বর্ণনা করেছেন কিভাবে টুইস্টেড লেয়ার সিস্টেমের কিছু বিশদ বোঝা তাদের উপর স্ক্যানিং প্রোব থেকে আসছে। এইভাবে প্রতিটি অঞ্চলকে তার অনন্য যদিও অনিয়ন্ত্রিত মোচড়ের সাথে সনাক্ত করা যেতে পারে এবং তার নিজস্ব ডিভাইস হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। "ওয়েজম্যান পদ্ধতিতে, তারা এই পদক্ষেপটি সত্যিই একটি সৃজনশীল নতুন দিকে নিয়ে গেছে যেখানে মোচড় কোণ নিয়ন্ত্রণ এবং বর্ণালী বিশ্লেষণ একই প্ল্যাটফর্মে একত্রিত করা হয়েছে," বলেছেন ডিন, যিনি কলম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের আছেন৷ "এই ধারণা, যে ডিভাইসটিও যন্ত্র, এটি ঘনীভূত পদার্থের সিস্টেমে একটি বিরল এবং উত্তেজনাপূর্ণ সমন্বয়।" তিনি আরও হাইলাইট করেছেন যে ডিভাইসটি টুইস্টেড লেয়ার সিস্টেমের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়।

ইলানি তার দলের উদ্ভাবন সম্পর্কে বলেছেন, “সত্যি বলতে প্রতি সপ্তাহে আমরা একটি নতুন ধরনের পরিমাপ আবিষ্কার করি যা আপনি কোয়ান্টাম টুইস্টিং মাইক্রোস্কোপ দিয়ে করতে পারেন – এটি একটি বহুমুখী হাতিয়ার”। উদাহরণস্বরূপ, গবেষকরা চাপের প্রভাবগুলি অন্বেষণ করতে টিপটি নীচে চাপতে পারেন, যা ভ্যান ডের ওয়ালস স্তরগুলির মধ্যে দূরত্ব হ্রাস করে। বার্কবেক বলেছেন, "চাপের সাথে 2D পদার্থের উপর পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা হয়েছে, যা যাদু কোণ গ্রাফিনের প্রেক্ষাপটে," বার্কবেক বলেছেন, তিনি নিম্ন তাপমাত্রায় নিমজ্জিত তেল চেম্বারগুলিতে পিস্টনগুলির সাথে পরীক্ষাগুলি উল্লেখ করেছেন যা প্রতিটি চাপের মানের জন্য স্ক্র্যাচ থেকে পুনরায় সেট করতে হবে৷ "আমরা কোয়ান্টাম টুইস্টিং মাইক্রোস্কোপের সাথে তুলনামূলক চাপে পৌঁছেছি কিন্তু এখন দ্রুত এবং ক্রমাগত সুর করার ক্ষমতা সহ সিটি ইন. "

ফলাফল রিপোর্ট করা হয় প্রকৃতি.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/scanning-probe-with-a-twist-observes-electrons-wavelike-behaviour/