सार:
संयुक्त राज्य अमेरिका में ऑबर्न विश्वविद्यालय के भौतिकविदों ने पता लगाया है कि संक्षिप्त लेजर पल्स एक विशिष्ट क्रिस्टल के अंदर एक क्रमबद्ध विद्युत ध्रुवीकरण स्थिति को प्रेरित कर सकते हैं, भले ही सामग्री उच्च तापमान पर हो और अंदर के छोटे ध्रुवीकृत क्षेत्र आमतौर पर अभी भी अव्यवस्थित हों। यह खोज सामग्रियों के भीतर बेहद तेज़ विद्युत परिवर्तनों का अध्ययन करने के लिए एक नई विधि प्रदान करती है, और भविष्य में अल्ट्रा-हाई-स्पीड सूचना प्रसंस्करण और भंडारण प्रौद्योगिकियों का पता लगाने में मदद कर सकती है।
यह शोध संशोधित स्ट्रोंटियम टाइटेनेट सिंगल क्रिस्टल पर केंद्रित है। सामग्री में एक विशेष गुण होता है: इलेक्ट्रॉन इसके भीतर गति कर सकते हैं, और अंदर बड़ी संख्या में छोटे ध्रुवीकृत क्षेत्र होते हैं। इन क्षेत्रों में धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के वितरण में विषमता है, जिसे अंदर विभिन्न दिशाओं वाली सूक्ष्म-विद्युतध्रुवीकरण इकाइयों के रूप में समझा जा सकता है। शोधकर्ता इसे "ध्रुवीय नैनोक्षेत्र" कहते हैं।
सामान्य परिस्थितियों में, तापमान परिवर्तन इन ध्रुवीकृत क्षेत्रों के संरेखण को प्रभावित करते हैं। जैसे ही क्रिस्टल ठंडा होता है, मूल रूप से उन्मुख क्षेत्र धीरे-धीरे अधिक नियमित अभिविन्यास ग्रहण करते हैं; उच्च तापमान पर, वे अधिक अव्यवस्थित अवस्था में होते हैं। हालाँकि, वैज्ञानिकों ने लंबे समय से इस बात पर बहस की है कि क्या यह क्रमबद्ध अवस्था परमाणुओं के समन्वित विस्थापन से बनती है, या क्या क्रिस्टल के अंदर ध्रुवीकृत क्षेत्र होते हैं जो शीतलन प्रक्रिया के दौरान धीरे-धीरे संरेखित होते हैं।
दोनों स्पष्टीकरणों में अंतर करना आसान नहीं है क्योंकि ध्रुवीकृत क्षेत्रों का आकार बेहद छोटा है और परिणामी संकेत बहुत कमजोर हैं। ऑबर्न विश्वविद्यालय अनुसंधान दल का नेतृत्व भौतिक विज्ञानी वेनकैन जिन ने किया था, और स्नातक छात्र मोहम्मद कंदील ने मुख्य प्रयोग में भाग लिया था। जापान इंस्टीट्यूट ऑफ एडवांस्ड इंडस्ट्रियल साइंस एंड टेक्नोलॉजी के शोधकर्ता प्रयोगों के लिए आवश्यक क्रिस्टल नमूने विकसित करने के लिए जिम्मेदार हैं।
अनुसंधान टीम ने एक अत्यधिक संवेदनशील लेजर माप प्रणाली की स्थापना की और क्रिस्टल के अंदर बेहद कमजोर ऑप्टिकल संकेतों को पकड़ने के लिए उपकरण में लगातार सुधार करने में लगभग एक साल बिताया। आपतित प्रकाश के प्रति क्रिस्टल की प्रतिक्रिया को देखकर, शोधकर्ताओं ने ध्रुवीकृत क्षेत्रों के अभिविन्यास परिवर्तनों को ट्रैक किया क्योंकि वे बार-बार गर्म और ठंडे होते थे।
माप परिणाम बताते हैं कि उच्च तापमान पर, ध्रुवीकरण क्षेत्रों की दिशाएँ अधिक बिखरी हुई हैं; जैसे-जैसे तापमान घटता है, वे धीरे-धीरे अधिक स्पष्ट पसंदीदा झुकाव दिखाते हैं। यह एक महत्वपूर्ण स्पष्टीकरण के लिए मजबूत सबूत प्रदान करता है: ध्रुवीकृत क्षेत्र व्यवस्था के व्यवस्थित होने से पहले अस्तित्व में रहे होंगे, और शीतलन प्रक्रिया ने मुख्य रूप से उनकी व्यवस्था को बदल दिया।
हालाँकि, शोधकर्ता तापमान परिवर्तन देखने तक ही नहीं रुके। उन्होंने इन ध्रुवीकरण क्षेत्रों को सीधे नियंत्रित करने के लिए लेज़रों का उपयोग करने का प्रयास किया, ताकि मूल रूप से अव्यवस्थित विद्युत ध्रुवीकरण स्थिति को बहुत ही कम समय में एक व्यवस्थित स्थिति में परिवर्तित किया जा सके।
यह महत्वपूर्ण सफलता 2025 में होगी। शोधकर्ताओं ने देखा कि लेजर विकिरण क्रिस्टल के अंदर अलग-अलग दिशाओं वाले ध्रुवीकरण क्षेत्रों को जल्दी से संरेखित करने के लिए प्रेरित कर सकता है। प्रकाश से प्रेरित क्रमबद्ध अवस्था केवल 1 पिकोसेकंड, या एक सेकंड के खरबवें हिस्से तक चली, और फिर तुरंत गायब हो गई।
हालाँकि यह बेहद अल्पकालिक था, शोधकर्ता ऑप्टिकल माप के माध्यम से परिवर्तन का पता लगाने में सक्षम थे। इसका मतलब यह है कि लेजर न केवल सामग्री के अंदर विद्युत स्थिति को प्रभावित कर सकता है, बल्कि एक व्यवस्थित संरचना भी बना सकता है जिसे बहुत कम समय में मापा जा सकता है।
इस घटना का महत्व यह है कि यह वैज्ञानिकों को सामग्रियों के भीतर अल्ट्राफास्ट विद्युत व्यवहार का अध्ययन करने के लिए एक नया उपकरण प्रदान करता है। सामग्री नियंत्रण के पारंपरिक तरीके आमतौर पर तापमान, विद्युत क्षेत्र या अन्य अपेक्षाकृत धीमी बाहरी स्थितियों पर निर्भर करते हैं, जबकि लेजर पल्स बहुत कम समय में सामग्री की स्थिति को बदल सकते हैं, जिससे शोधकर्ताओं को क्षणिक प्रक्रियाओं का निरीक्षण करने की अनुमति मिलती है जिन्हें पारंपरिक प्रयोगात्मक तरीकों से पकड़ना मुश्किल होता है।
शोधकर्ताओं का मानना है कि यह खोज भविष्य में अल्ट्रा-हाई-स्पीड सूचना प्रसंस्करण और भंडारण प्रौद्योगिकी से संबंधित हो सकती है। यदि वैज्ञानिक यह समझ सकें कि सामग्रियों में क्रमित अवस्थाओं को स्थापित करने, पढ़ने और नियंत्रित करने के लिए प्रकाश स्पंदों का उपयोग कैसे किया जाए, तो नए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का पता लगाने के अवसर होंगे जो नियंत्रण के साधन के रूप में प्रकाश का उपयोग करते हैं। चूँकि हल्की तरंगें बेहद कम समय में सामग्रियों पर कार्य कर सकती हैं, इसलिए इस शोध दिशा से लोगों को तेज़ शारीरिक प्रक्रियाओं को समझने और विकसित करने में मदद मिलने की भी उम्मीद है।
हालाँकि, मौजूदा प्रयोगों का मतलब यह नहीं है कि शोध टीम ने एक अल्ट्रा-फास्ट मेमोरी या प्रोसेसर बनाया है जो वास्तव में काम कर सकता है। लेज़र-प्रेरित आदेशित अवस्था केवल 1 पिकोसेकंड तक ही रह सकती है। इसकी अवधि कैसे बढ़ाई जाए, स्थिर और दोहराए जाने योग्य नियंत्रण कैसे प्राप्त किया जाए, और इस घटना को वास्तविक उपकरणों में कैसे एकीकृत किया जाए, ये अभी भी समस्याएं हैं जिन्हें हल करने की आवश्यकता है।
यह शोध परिणाम 14 अक्टूबर, 2026 को "फिजिकल रिव्यू लेटर्स" पत्रिका में प्रकाशित हुआ था। पेपर का शीर्षक "ऑर्डर-डिसऑर्डर चरण संक्रमण के पार क्वांटम फेरोइलेक्ट्रिक मेटल्स का ऑप्टिकल ध्रुवीकरण नियंत्रण" है। अनुसंधान क्रिस्टल के भीतर ध्रुवीकृत क्षेत्रों के गठन और व्यवस्था को समझने के लिए नए सबूत प्रदान करता है, और सामग्रियों की विद्युत स्थिति में हेरफेर करने के लिए प्रकाश दालों का उपयोग करने की संभावना को भी प्रदर्शित करता है।
व्यापक सामग्री विज्ञान परिप्रेक्ष्य से, इस काम का मूल्य न केवल एक नई लेजर नियंत्रण घटना की खोज में निहित है, बल्कि शोधकर्ताओं की सामग्रियों के अंदर सूक्ष्म संरचनाओं का निरीक्षण और नियंत्रण करने की क्षमता में भी है, जिन्हें बेहद संक्षिप्त ऑप्टिकल संकेतों की मदद से सीधे पता लगाना मुश्किल होता है। भविष्य में, जैसे-जैसे माप प्रौद्योगिकी और सामग्री डिजाइन आगे बढ़ते रहेंगे, इसी तरह के तरीकों से वैज्ञानिकों को नए इलेक्ट्रॉनिक उपकरण विकसित करने और सूचना प्रौद्योगिकी में प्रकाश और पदार्थ की परस्पर क्रिया की अनुप्रयोग क्षमता का पता लगाने में मदद मिल सकती है।
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