برقی مقناطیسی میدان کا پہلا تین جہتی نقشہ جو 200 nm سے کم مکعب کی سطح سے "چپکتا ہے" اس پر ایک تازہ روشنی ڈالتا ہے کہ مواد کس طرح نانوسکل پر حرارت کو ختم کرتا ہے۔ فرانس اور آسٹریا کے محققین کی طرف سے حاصل کردہ تصاویر، کیوب کی سطح کے قریب سطحی فونون پولرائٹنز کے نام سے جانے جانے والے انفراریڈ فوٹوون جیسے اتیجیت کی موجودگی کو ظاہر کرتی ہیں - ایک ایسا رجحان جس کا استعمال فضلہ کی حرارت کو نینو الیکٹرانک اجزاء سے دور کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے اور اس طرح انہیں ٹھنڈا کیا جا سکتا ہے۔
فونون ذرہ نما اجتماعی کمپن اتیجیت (یا جوہری کمپن) ہیں جو آئنک ٹھوس میں پائے جاتے ہیں۔ وہ دوغلی برقی شعبوں کو جنم دیتے ہیں، جو ٹھوس کی سطح پر فوٹان کے ساتھ مل کر سطحی فونون پولرائٹنز (SPhPs) بناتے ہیں۔ کمپن اور فوٹوونک اتیجیت کے یہ ہائبرڈ صرف کسی چیز کی سطح پر پائے جاتے ہیں اور اس طرح بلک مواد میں عام طور پر بہت کم اہمیت رکھتے ہیں۔ تاہم، ان کا اثر ڈرامائی طور پر بڑھتا ہے کیونکہ اشیاء سکڑتی ہیں اور ان کی سطح سے حجم کا تناسب بڑھتا ہے۔
SPhPs برقی مقناطیسی توانائی کو وسط اورکت (3 سے 8 ملی میٹر) میں دور اورکت (15 سے 1000 ملی میٹر) طول موج کی حد تک مرکوز کرتے ہیں۔ یہ خاصیت ان کو ایپلی کیشنز میں استعمال کرنا ممکن بنا سکتی ہے جیسے کہ مالیکیولز کی بہتر (رمن) سپیکٹروسکوپی۔
قریبی فیلڈ کا تصور کرنا
اس طرح کی تمام ایپلی کیشنز کا انحصار نینو سٹرکچرڈ برقی مقناطیسی فیلڈ پر ہے جو میٹا میٹریلز یا نینو پارٹیکلز کی سطحوں پر موجود ہے۔ تاہم، اس نام نہاد قریبی میدان کا تصور کرنا مشکل ثابت ہوا ہے۔ الیکٹران انرجی نقصان سپیکٹروسکوپی (EELS) جیسی اہم تکنیکیں، جو ان سطحی فیلڈز کا سامنا کرنے پر انرجی الیکٹران کے ضائع ہونے کی پیمائش کرکے کام کرتی ہیں، صرف 2D خاکہ تیار کرسکتی ہیں۔ دیگر تکنیکیں فیلڈ کی 3D تصاویر بنانے کے لیے EELS کے ساتھ مل کر جدید ترین تعمیر نو کے الگورتھم کا استعمال کرتی ہیں، لیکن یہ پہلے نظر آنے والی طول موج تک محدود تھیں۔
نئے کام میں، میتھیو کوکیک اور CNRS/Université Paris-Saclay کے ساتھیوں کے ساتھ جیرالڈ کوتھلیٹنر گریز یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی نے، کمپیوٹر ماڈلز کو ایک تکنیک کے ساتھ جوڑ دیا جسے ٹوموگرافک EELS اسپیکٹرل امیجنگ کہا جاتا ہے تاکہ میگنیشیم آکسائیڈ (MgO) کے نینو کرسٹل کے ارد گرد 3D فیلڈ کی تصویر کشی کی جا سکے۔ ایسا کرنے کے لیے، انہوں نے الیکٹران اور فوٹون سپیکٹرو مائیکروسکوپی کے لیے تیار کردہ ایک نئی نسل کی سکیننگ-ٹنلنگ الیکٹران مائیکروسکوپ (STEM) کا استعمال کیا جو انتہائی اعلی توانائی اور مقامی ریزولوشن کے ساتھ مادے کی نظری خصوصیات کی جانچ کر سکتا ہے۔ آلہ (ایک ترمیم شدہ NION Hermes 200 جسے "Chromatem" کہا جاتا ہے) 60-keV الیکٹران بیم کو ایک مونوکرومیٹر کے ساتھ فلٹر کرتا ہے تاکہ 7 سے 10 meV کے درمیان توانائی کی ریزولوشن کے ساتھ بیم تیار کیا جا سکے۔
جھکاؤ کی تکنیک
اس الیکٹران بیم کو اپنے نمونے میں اسکین کرکے، کوکیاک، کوتھلیٹنر اور ساتھیوں نے ہائی اینگل کنولر ڈارک فیلڈ کی تصاویر اکٹھی کیں جن سے MgO نانو کیوب کی شکل معلوم ہوئی۔ اس کے بعد انہوں نے نمونے کو مختلف زاویوں پر جھکایا، مکعب کو مختلف سمتوں میں امیج کیا اور ہر اسکین پوزیشن پر EELS سپیکٹرم ریکارڈ کیا۔ آخر میں، انہوں نے کرسٹل کے ارد گرد فیلڈ کی 3D تصاویر بنانے کے لیے تصویری تعمیر نو کی تکنیک کا استعمال کیا۔
سطح کے فونون پولرائٹنز گرمی کی منتقلی کو فروغ دیتے ہیں۔
نیا نقطہ نظر، جس میں وہ بیان کرتے ہیں سائنس، آخر کار کرسٹل پر مخصوص پوائنٹس کو نشانہ بنانا اور ان کے درمیان مقامی حرارت کی منتقلی کی پیمائش کرنا ممکن بنائے گا۔ چونکہ بہت سے نینو آبجیکٹ گرمی کی منتقلی کے دوران انفراریڈ روشنی کو جذب کرتے ہیں، اس لیے تکنیک کو اس طرح کی منتقلی کی 3D تصاویر بھی فراہم کرنی چاہیے۔ محققین کا کہنا ہے کہ "یہ نینو الیکٹرانکس میں کام کرنے والے تیزی سے چھوٹے اجزاء میں گرمی کی کھپت کو بہتر بنانے کے لیے تلاش کا ایک راستہ ہے۔"
ٹیم اب مزید پیچیدہ نانو اسٹرکچرز کا مطالعہ کرنے کے لیے اپنی تکنیک کو لاگو کرنے کا ارادہ رکھتی ہے۔ تاہم، Kociak بتاتا ہے طبیعیات کی دنیا کہ یہ ممکن ہونے سے پہلے "کچھ نظریاتی پہلوؤں کو اب بھی بہتر طور پر سمجھنے کی ضرورت ہے"۔
ماخذ: https://physicsworld.com/a/surface-electromagnetic-fields-mapped-in-3d-at-the-nanoscale/
