সম্প্রতি, গবেষকরাতোহোকু বিশ্ববিদ্যালয়(জাপান) সফলভাবে মাইক্রো/ন্যানোগ্রাফিন ফিল্ম তৈরি করতে, ক্ষতি ছাড়াই মাল্টিপয়েন্ট গর্ত তৈরি করতে এবং দূষক অপসারণ করতে ফেমটোসেকেন্ড লেজার ব্যবহার করেছে। দলটি বলেছে যে কৌশলটি আশা করি প্রচলিত, আরও জটিল পদ্ধতিগুলিকে প্রতিস্থাপন করবে, যা কোয়ান্টাম উপকরণ গবেষণা এবং বায়োসেন্সর উন্নয়নে সম্ভাব্য অগ্রগতির দিকে পরিচালিত করবে।
গ্রাফিন 2004 সালে আবিষ্কৃত হয়েছিল, এবং এর বিঘ্নিত প্রভাব বিভিন্ন বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্রকে প্রভাবিত করেছে। উচ্চ ইলেক্ট্রন গতিশীলতা, যান্ত্রিক শক্তি এবং তাপ পরিবাহিতা এর মতো উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে। আজ অবধি, শিল্পটি পরবর্তী প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপাদান হিসাবে গ্রাফিনের সম্ভাব্যতা অন্বেষণ করার জন্য উল্লেখযোগ্য সময় এবং প্রচেষ্টা বিনিয়োগ করেছে, যা গ্রাফিন-ভিত্তিক ট্রানজিস্টর, স্বচ্ছ ইলেক্ট্রোড এবং সেন্সরগুলির বিকাশের দিকে পরিচালিত করেছে।
যাইহোক, এই ডিভাইসগুলিকে ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপলব্ধ করার মূল চাবিকাঠি হল কার্যকর প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি, যার মানে এছাড়াও গ্রাফিন ফিল্মগুলি মাইক্রো- এবং ন্যানো-স্কেলে তৈরি করা যেতে পারে। সাধারণত, ন্যানোলিথোগ্রাফি এবং ফোকাসড আয়ন বিম পদ্ধতিগুলি মাইক্রো/ন্যানোস্কেল উপাদান প্রক্রিয়াকরণ এবং ডিভাইস তৈরির জন্য ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, বড় যন্ত্রপাতির প্রয়োজন, দীর্ঘ বানোয়াট সময়, এবং জটিল অপারেশন ল্যাবরেটরি গবেষকদের জন্য দীর্ঘমেয়াদী চ্যালেঞ্জ তৈরি করে।
জানুয়ারিতে, জাপানের তোহোকু ইউনিভার্সিটির গবেষকরা একটি কৌশল উদ্ভাবন করেছেন যা 5 থেকে 50 ন্যানোমিটারের মধ্যে পুরুত্ব সহ পাতলা সিলিকন নাইট্রাইড ডিভাইসগুলির মাইক্রো/ন্যানোফ্যাব্রিকেশনকে অনুমতি দেয়। পদ্ধতিটি একটি ব্যবহার করেfemtosecond লেজারযেটি খুব সংক্ষিপ্ত, খুব দ্রুত আলোর স্পন্দন নির্গত করে। এটি একটি ভ্যাকুয়াম পরিবেশ ছাড়াই দ্রুত এবং সহজে পাতলা উপকরণ প্রক্রিয়া করতে সক্ষম হতে প্রমাণিত হয়েছে।
গ্রাফিনের অতি-পাতলা পারমাণবিক স্তরগুলিতে এই পদ্ধতিটি প্রয়োগ করে, একই গবেষণা গোষ্ঠী এখন গ্রাফিন ফিল্মের ক্ষতি না করেই সফলভাবে মাল্টি-পয়েন্ট ড্রিলিং করেছে। এই সাফল্যের সাথে তাদের সাফল্য ন্যানো লেটার্সের 16 মে, 2023 সংখ্যায় প্রকাশিত হয়েছে।
জাপানের তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয়ের মাল্টিডিসিপ্লিনারি রিসার্চ ইনস্টিটিউট ফর অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস-এর সহকারী অধ্যাপক এবং গবেষণাপত্রের সহ-লেখক ইউউকি উয়েসুগি বলেছেন, "ইনপুট শক্তি এবং লেজার আউটপুটগুলির সংখ্যা সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করে, আমরা সুনির্দিষ্ট প্রক্রিয়াকরণ করতে সক্ষম হয়েছি এবং 70 এনএম থেকে 1 মিমি এর বেশি ব্যাস সহ গর্ত তৈরি করুন, যা 520 এনএম লেজার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে অনেক ছোট।"
একটি উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপের মাধ্যমে নিম্ন-শক্তির লেজার পালস দ্বারা বিকিরণিত এলাকাটির ঘনিষ্ঠ পরীক্ষার পর, উয়েসুগি এবং তার সহকর্মীরা দেখতে পান যে গ্রাফিন থেকে দূষকগুলিও সরানো হয়েছে। আরও বিবর্ধিত পর্যবেক্ষণগুলি 10 এনএম-এর কম ব্যাসের ন্যানোপোর এবং গ্রাফিনের স্ফটিক কাঠামোতে পারমাণবিক-স্তরের ত্রুটিগুলি প্রকাশ করেছে, যেখানে বেশ কয়েকটি কার্বন পরমাণু অনুপস্থিত ছিল।
প্রয়োগের উপর নির্ভর করে, গ্রাফিনের পারমাণবিক ত্রুটিগুলির ক্ষতিকারক এবং উপকারী উভয় দিকই রয়েছে। যদিও ত্রুটিগুলি কখনও কখনও নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলিকে হ্রাস করতে পারে, তারা নতুন ফাংশন প্রবর্তন করতে বা নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করতে পারে।
উয়েসুগি যোগ করেছেন, "আমরা ন্যানোপোরগুলির ঘনত্ব এবং লেজার বিকিরণগুলির শক্তি এবং সংখ্যার সাথে আনুপাতিকভাবে বৃদ্ধি পাওয়ার প্রবণতা লক্ষ্য করেছি এবং এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছি যে - ফেমটোসেকেন্ড লেজার বিকিরণ ব্যবহার করে ন্যানোপোরস এবং ত্রুটিগুলির গঠন নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।" "গ্রাফিনে ন্যানোপোরস এবং পারমাণবিক-স্তরের ত্রুটিগুলি গঠনের মাধ্যমে, কেবল পরিবাহিতাই নয় বরং স্পিন এবং ভ্যালির মতো কোয়ান্টাম-স্তরের বৈশিষ্ট্যগুলিও নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব। উপরন্তু, এই গবেষণায় পাওয়া দূষকগুলির ফেমটোসেকেন্ড লেজার অপসারণ উন্নয়নের দিকে পরিচালিত করতে পারে। ধোয়া উচ্চ-বিশুদ্ধ গ্রাফিনের অ-ধ্বংসাত্মক পরিষ্কারের জন্য একটি নতুন পদ্ধতি।"
সামনের দিকে তাকিয়ে, দলটির লক্ষ্য লেজার ব্যবহার করে একটি পরিষ্কারের কৌশল স্থাপন করা এবং কীভাবে পারমাণবিক ত্রুটি গঠন করা যায় সে সম্পর্কে বিস্তারিত গবেষণা পরিচালনা করা। কোয়ান্টাম উপকরণ গবেষণা থেকে বায়োসেন্সর উন্নয়ন পর্যন্ত ক্ষেত্রগুলিতে আরও অগ্রগতিগুলি উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলবে।
