स्वीडिश-जर्मन टीम के एक अभूतपूर्व अध्ययन ने अद्वितीय सटीकता के साथ अल्ट्राफास्ट इलेक्ट्रॉन गतिशीलता को ट्रैक किया है, जिससे नैनोमटेरियल्स और सौर सेल अनुसंधान के लिए नए रास्ते खुल गए हैं। जब इलेक्ट्रॉन अणुओं या अर्धचालकों के माध्यम से चलते हैं, तो उनके समय के पैमाने अविश्वसनीय रूप से कम होते हैं। ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी डॉ. जान वोगेलसांग सहित एक स्वीडिश-जर्मन शोध दल ने इन अल्ट्राफास्ट प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने में महत्वपूर्ण प्रगति की है: शोधकर्ताओं ने नैनोमीटर के स्थानिक रिज़ॉल्यूशन और एक अस्थायी रिज़ॉल्यूशन के साथ जिंक ऑक्साइड क्रिस्टल की सतह से जारी इलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता को ट्रैक करने के लिए लेजर दालों का उपयोग किया जो पहले अप्राप्य था।
इन प्रयोगों के माध्यम से, टीम ने अन्य अनुप्रयोगों के अलावा नैनोमटेरियल्स और नए सौर कोशिकाओं में इलेक्ट्रॉन व्यवहार को बेहतर ढंग से समझने के लिए इस विधि की प्रयोज्यता का प्रदर्शन किया। भौतिकी में पिछले साल के तीन नोबेल पुरस्कार विजेताओं में से एक, प्रोफेसर ऐनी लेहुइलियर सहित लुंड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने अध्ययन में भाग लिया, जो वैज्ञानिक पत्रिका एडवांस्ड फिजिक्स रिसर्च में प्रकाशित हुआ था।
प्रयोग में, टीम ने एक विशेष प्रकार के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप को प्रकाश उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (पीईईएम) कहा, जिसे एटोसेकंड भौतिकी तकनीकों के साथ जोड़ा गया। वैज्ञानिकों ने इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने और उनके बाद के व्यवहार को रिकॉर्ड करने के लिए बहुत कम अवधि के प्रकाश स्पंदों का उपयोग किया। वोगेलसांग बताते हैं, "यह प्रक्रिया फोटोग्राफी में तेज गति को पकड़ने वाले फ्लैश की तरह है। एटोसेकंड बहुत छोटे होते हैं, एक सेकंड का केवल एक अरबवां हिस्सा।"
जैसा कि टीम की रिपोर्ट है, अब तक इसी तरह के प्रयोग इलेक्ट्रॉनों की गति को ट्रैक करने के लिए आवश्यक अस्थायी सटीकता प्राप्त करने में सक्षम नहीं हैं। ये छोटे प्राथमिक कण परमाणुओं के बहुत बड़े और भारी नाभिकों की तुलना में बहुत तेज़ गति से चलते हैं। हालाँकि, इस अध्ययन में, वैज्ञानिक स्थानिक या लौकिक रिज़ॉल्यूशन से समझौता किए बिना, दो तकनीकी रूप से मांग वाली तकनीकों, फोटोएमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और एटोसेकंड माइक्रोस्कोपी को संयोजित करने में सक्षम थे। वोगेलसांग ने कहा, "अब हम परमाणु स्तर पर और नैनोस्ट्रक्चर में प्रकाश और पदार्थ की बातचीत का विस्तार से अध्ययन करने के लिए एटोसेकंड दालों का उपयोग कर सकते हैं।"
तकनीकी सफलताएँ और भविष्य के अनुसंधान
इस प्रगति में एक कारक प्रकाश स्रोत का उपयोग था जो प्रति सेकंड बड़ी संख्या में एटोसेकंड पल्स फ्लैश उत्पन्न करने में सक्षम था - इस मामले में, प्रति सेकंड 200,000 प्रकाश पल्स। प्रत्येक फ्लैश क्रिस्टल की सतह से औसतन एक इलेक्ट्रॉन छोड़ता है, जिससे शोधकर्ताओं को एक-दूसरे को प्रभावित किए बिना उनके व्यवहार का अध्ययन करने की अनुमति मिलती है। प्रति सेकंड जितनी अधिक पल्स उत्पन्न होंगी, डेटा सेट से छोटे माप सिग्नल निकालना उतना ही आसान होगा।
स्वीडन में लुंड विश्वविद्यालय में ऐनी एल'हुइलियर की प्रयोगशाला, जहां इस अध्ययन के लिए प्रयोग किए गए थे, दुनिया की उन कुछ शोध प्रयोगशालाओं में से एक है जिनके पास ऐसे प्रयोगों के लिए आवश्यक तकनीकी उपकरण हैं। वोगेलसांग, जिन्होंने 2017 से 2020 तक लुंड विश्वविद्यालय में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता के रूप में काम किया, वर्तमान में ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय में एक समान प्रायोगिक प्रयोगशाला स्थापित कर रहे हैं। भविष्य में, दोनों टीमें विभिन्न सामग्रियों और नैनोसंरचनाओं में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार की खोज में अनुसंधान जारी रखने की योजना बना रही हैं।
संकलित स्रोत: ScitechDaily