ন্যানোস্কেলে 3D তে সারফেস ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড ম্যাপ করা হয়েছে

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের প্রথম ত্রি-মাত্রিক মানচিত্র যা 200 এনএম জুড়ে একটি ঘনক্ষেত্রের পৃষ্ঠে "আঁকড়ে থাকে" তা ন্যানোস্কেলে কীভাবে উপকরণগুলি তাপ ছড়িয়ে দেয় তার উপর একটি নতুন আলো দেয়। ফ্রান্স এবং অস্ট্রিয়ার গবেষকদের দ্বারা প্রাপ্ত চিত্রগুলি ঘনক্ষেত্রের পৃষ্ঠের কাছাকাছি সারফেস ফোনন পোলারিটন নামে পরিচিত ইনফ্রারেড ফোটন-সদৃশ উত্তেজনার উপস্থিতি প্রকাশ করে - এমন একটি ঘটনা যা ন্যানোইলেক্ট্রনিক উপাদানগুলি থেকে বর্জ্য তাপ বহন করার জন্য শোষিত হতে পারে এবং তাই সেগুলিকে শীতল করে।

ফোনন হল কণার মত সমষ্টিগত কম্পনজনিত উত্তেজনা (বা পারমাণবিক কম্পন) যা আয়নিক কঠিন পদার্থে ঘটে। এগুলি দোদুল্যমান বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের জন্ম দেয়, যেগুলি কঠিনের পৃষ্ঠে ফোটনের সাথে সারফেস ফোনন পোলারিটন (SPhPs) তৈরি করে। কম্পন এবং ফোটোনিক উত্তেজনার এই হাইব্রিডগুলি শুধুমাত্র একটি বস্তুর পৃষ্ঠে পাওয়া যায় এবং এইভাবে সাধারণত বাল্ক উপকরণগুলিতে খুব কম গুরুত্ব পায়। যাইহোক, বস্তুগুলি সঙ্কুচিত হওয়ার সাথে সাথে তাদের প্রভাব নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায় এবং তাদের পৃষ্ঠ থেকে আয়তনের অনুপাত বৃদ্ধি পায়।

SPhPs মধ্য-ইনফ্রারেড (3 থেকে 8 মিমি) পর্যন্ত দূর-ইনফ্রারেড (15 থেকে 1000 মিমি) তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তিকে কেন্দ্রীভূত করে। এই বৈশিষ্ট্যটি অণুর বর্ধিত (রমন) স্পেকট্রোস্কোপির মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের ব্যবহার করা সম্ভব করে তুলতে পারে।

কাছাকাছি ক্ষেত্রটি ভিজ্যুয়ালাইজ করা

এই ধরনের সমস্ত প্রয়োগ নির্ভর করে ন্যানোস্ট্রাকচার্ড ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের উপর যা মেটাম্যাটেরিয়াল বা ন্যানো পার্টিকেলের পৃষ্ঠে বিদ্যমান। এই তথাকথিত কাছাকাছি ক্ষেত্রটি কল্পনা করা অবশ্য কঠিন প্রমাণিত হয়েছে। ইলেক্ট্রন এনার্জি লস স্পেকট্রোস্কোপি (EELS) এর মতো অগ্রগামী কৌশল, যা এই পৃষ্ঠ ক্ষেত্রগুলির মুখোমুখি হলে শক্তি ইলেকট্রন হারানো পরিমাপ করে, শুধুমাত্র 2D রূপরেখা তৈরি করতে পারে। অন্যান্য কৌশলগুলি ক্ষেত্রের 3D চিত্র তৈরি করতে EELS-এর সাথে সংমিশ্রণে অত্যাধুনিক পুনর্গঠন অ্যালগরিদমগুলি ব্যবহার করে, তবে এগুলি আগে দৃশ্যমান তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে সীমাবদ্ধ ছিল।

নতুন কাজে, ম্যাথিউ কোসিয়াক এবং CNRS/Université Paris-Saclay-এর সহকর্মীরা, একসাথে জেরাল্ড কোথলিটনার গ্রাজ ইউনিভার্সিটি অফ টেকনোলজি, ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইডের (MgO) একটি ন্যানোক্রিস্টালকে ঘিরে থাকা 3D ক্ষেত্রের চিত্রের জন্য টমোগ্রাফিক EELS স্পেকট্রাল-ইমেজিং নামক একটি প্রযুক্তির সাথে কম্পিউটার মডেলগুলিকে একত্রিত করে। এটি করার জন্য, তারা একটি নতুন প্রজন্মের স্ক্যানিং-টানেলিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ (STEM) ব্যবহার করেছে যা ইলেকট্রন এবং ফোটন স্পেকট্রোমাইক্রোস্কোপির জন্য তৈরি করা হয়েছে যা অতি উচ্চ শক্তি এবং স্থানিক রেজোলিউশনের সাথে পদার্থের অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলি পরীক্ষা করতে পারে। যন্ত্রটি (একটি পরিবর্তিত NION হার্মেস 200 যাকে "ক্রোমেটেম" বলা হয়) 60 থেকে 7 meV এর মধ্যে একটি শক্তি রেজোলিউশন সহ একটি বিম তৈরি করতে একটি একরঙা সহ একটি 10-keV ইলেক্ট্রন রশ্মিকে ফিল্টার করে৷

কাত করার কৌশল

তাদের নমুনা জুড়ে এই ইলেক্ট্রন রশ্মি স্ক্যান করে, Kociak, Kothleitner এবং সহকর্মীরা উচ্চ-কোণ বৃত্তাকার অন্ধকার ক্ষেত্রের চিত্র সংগ্রহ করেছেন যা MgO ন্যানোকিউবের আকৃতি প্রকাশ করেছে। তারপরে তারা বিভিন্ন কোণে নমুনাটিকে কাত করে, বিভিন্ন অভিযোজনে ঘনকটিকে চিত্রিত করে এবং প্রতিটি স্ক্যান অবস্থানে একটি EELS বর্ণালী রেকর্ড করে। অবশেষে, তারা স্ফটিকের চারপাশের ক্ষেত্রের 3D চিত্র তৈরি করতে চিত্র পুনর্গঠন কৌশল ব্যবহার করেছিল।

সারফেস ফোনন পোলারিটন তাপ স্থানান্তর বাড়ায়

নতুন পদ্ধতি, যা তারা বর্ণনা করে বিজ্ঞান, অবশেষে স্ফটিকের নির্দিষ্ট পয়েন্টগুলিকে লক্ষ্য করা এবং তাদের মধ্যে স্থানীয় তাপ স্থানান্তর পরিমাপ করা সম্ভব করে তুলবে। যেহেতু অনেক ন্যানো-বস্তু তাপ স্থানান্তরের সময় ইনফ্রারেড আলো শোষণ করে, তাই কৌশলটি এই ধরনের স্থানান্তরের 3D চিত্রও প্রদান করবে। "এটি ন্যানোইলেক্ট্রনিক্সে নিযুক্ত ক্রমবর্ধমান ছোট উপাদানগুলিতে তাপ অপচয়কে অপ্টিমাইজ করার জন্য অনুসন্ধানের একটি উপায়," গবেষকরা বলেছেন।

দলটি এখন আরও জটিল ন্যানোস্ট্রাকচার অধ্যয়নের জন্য তার কৌশল প্রয়োগ করার পরিকল্পনা করছে। যাইহোক, Kociak বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড এটি সম্ভব হওয়ার আগে "কিছু তাত্ত্বিক দিক এখনও আরও ভালভাবে বোঝা দরকার"।

সূত্র: https://physicsworld.com/a/surface-electromagnetic-fields-mapped-in-3d-at-the-nanoscale/