सर्च-रिसर्च : अतिसंवाहकतेचे ‘ट्विस्ट्रॉनिक्‍स’

सम्राट कदम
Monday, 23 November 2020

केवळ इलेक्‍ट्रॉनिक्‍समध्येच नाही, तर खगोलशास्त्रातही या ट्विस्टेड ग्राफिनचा उपयोग होऊ शकतो. हे ग्राफिन इतके संवेदनशील किंवा संवाहक आहे की एका फोटॉनचेही ते वहन करू शकते.

धातू विजेचे सुवाहक असतात, हे एका वाक्‍यातील उत्तर आपण चांगलेच पाठ केले असेल. घरातील विद्युतजोडणीत वापरली जाणारी तांब्याची तार सर्वांना माहीत आहे. विद्युतधारेचे (करंट) उत्तम वहन करणारा सर्वोत्तम धातू म्हणजे सोने! पण, त्याच्या वायर बनवून घरात वापरणे शक्‍य नाही. त्यामुळे प्रामुख्याने तांब्याच्या तारेचा वापर विद्युतधारेच्या वहनासाठी केला जातो. एखादा विशिष्ट धातू विद्युतधारेच्या वहनासाठी चांगला आहे, म्हणजे नक्की काय? ज्या धातूच्या तारेतून वाहताना विद्युतधारेला कमी रोधांचा (रेझिस्टन्स) सामना करावा लागतो. म्हणजे वहन होताना विद्युतधारेचा अपव्यय कमी होतो, असा धातू वहनासाठी चांगला असतो. सोन्याच्या तारेतूनही काही प्रमाणात का होईना रोध निर्माण होतो. त्यामुळे शास्त्रज्ञ शून्य रोध असलेल्या धातूंचा शोध घेत आहेत. उणे तापमानात विशिष्ट धातूंमध्ये शून्य रोधाची अवस्था म्हणजे अतिसंवाहकता (सुपरकंडक्‍टिव्हिटी) मिळविण्यात शास्त्रज्ञांना यश आले आहे. परंतु सामान्य तापमानाला अतिसंवाहकता प्राप्त करणे आजवर शक्‍य झाले नाही. अर्थात या दृष्टीने सूतोवाच करणारे निवडक संशोधन झाले आहे. परंतु मोठ्या प्रमाणावर काही हाती लागलेले नाही. नुकतेच अमेरिकेतील मॅसेच्युसेट इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्‍नॉलॉजी (एमआयटी) च्या शास्त्रज्ञांनी थोडासा वक्र (ट्‌विस्ट) असलेल्या ग्राफिनचा शोध घेतला असून, सामान्य तापमानात त्यात अतिसंवाहकता प्राप्त करण्यात यश आले आहे.

आणखी लेख वाचण्यासाठी येथे क्लिक करा

...तर इलेक्‍ट्रॉनिक्‍समध्ये नवे युग 
ग्राफिन म्हणजे कार्बनच्या अणूंपासून बनलेला एक सूक्ष्म पुठ्ठा ! संबंधित संशोधनात शास्त्रज्ञांनी एका अणूइतक्‍या जाडीच्या ग्राफिनची निवड केली आणि त्याला थोडे ट्विस्ट केले आहे. त्यात विद्युतधारा सोडल्यास सुरुवातीला वाहकता दाखवणारे ग्राफिन नंतर दुर्वाहक (इन्सुलेटर) बनले. पण थोड्याच वेळात त्याने अतिसंवाहकता दाखवायला सुरुवात केली. या विलक्षण इलेक्‍ट्रॉनिक्‍सला शास्त्रज्ञांनी ‘ट्विस्ट्रॉनिक्‍स’ असे नाव दिले आहे. त्यानंतर डझनभर प्रयोगशाळांत हा प्रयोग पुन्हा पुन्हा पडताळण्यात आला. शास्त्रज्ञांच्या असे लक्षात आले की ग्राफिनच्या सूक्ष्म पुठ्ठ्याला १.१ अंशाने वक्र केले तर त्यातून अतिसंवाहकता प्राप्त करता येते. २०१८ मध्ये सुरू झालेल्या या संशोधनात अजून एका गटाने सहभाग घेतला. क्वांटम संगणकासाठी आवश्‍यक ‘सुपरकंडक्‍टिंग स्वीच’ विकसित करण्यासाठी या ‘ट्विस्ट्रॉनिक्‍स’चा वापर सुरू केला आहे. इलेक्‍ट्रॉनिक्‍समधील ‘गेट्‌स’ विकसित करण्यासाठी या दोन्ही गटांनी पुढाकार घेतला असून, त्यांनी ‘जोसेफसन जंक्‍शन’ विकसित केले आहे. दोन अतिसंवाहकांमधील विद्युतप्रवाह नियंत्रित करण्यासाठी ‘जोसेफशन जंक्‍शन‘मध्ये नॅनो पार्टिकलचा वापर करण्यात आला आहे. एकदा का ‘जोसेफसन जंक्‍शन’चा प्रयोग यशस्वी झाला तर इलेक्‍ट्रॉनिक्‍समधील नव्या युगाला सुरुवात होईल, असा विश्‍वास शास्त्रज्ञ व्यक्त करतात. यामुळे अतिसूक्ष्म इलेक्‍ट्रॉनिक उपकरणे, ट्रान्झिस्टर यांसह संगणकांमधील मदरबोर्डमध्ये मोठे बदल पाहायला मिळतील. इलेक्‍ट्रॉनिक संयंत्राचा केवळ आकारच छोटा होणार नाही, तर त्याची कार्यक्षमता हजारो पटींनी वाढेल. अतिसंवाहकतेमुळे विद्युतधारेची मोठ्या प्रमाणावर बचत होईल. 

जगभरातील इतर बातम्या वाचण्यासाठी येथे क्लिक करा

खगोलशास्त्रातही ट्‌विस्टेड ग्राफिन उपयुक्त 
केवळ इलेक्‍ट्रॉनिक्‍समध्येच नाही, तर खगोलशास्त्रातही या ट्विस्टेड ग्राफिनचा उपयोग होऊ शकतो. हे ग्राफिन इतके संवेदनशील किंवा संवाहक आहे की एका फोटॉनचेही ते वहन करू शकते. भविष्यात अवकाशातून येणाऱ्या फोटॉनचाही संग्रह करणे शक्‍य होईल, असा विश्‍वास शास्त्रज्ञांना वाटतो. अतिसंवाहकतेचे हे तंत्रज्ञान अजून प्राथमिक अवस्थेत आहे. पण त्याचे भविष्यकालीन उपयोग लक्षात घेता ‘गुगल’सह अनेक संस्थांनी क्वांटम कॉम्प्युटरचे रिले बनविण्यासाठी याचा वापर करण्याचा प्रयत्न सुरू केला आहे. भविष्यातील अतिवेगवान युगासाठी ट्विस्टेड ग्राफिनची ही संवाहकता निश्‍चितच ‘स्पार्क’ निर्माण करेल.

देशभरातील इतर बातम्या वाचण्यासाठी येथे क्लिक करा


स्पष्ट, नेमक्या आणि विश्वासार्ह बातम्या वाचण्यासाठी 'सकाळ'चे मोबाईल अॅप डाऊनलोड करा
Web Title: search research article Twistronicus of superconductivity