সীসা আয়োডাইডের (PbI2) একটি নতুন প্রজন্মের সার্কিট তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যা টেরাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে তথ্য প্রেরণ করতে আলো এবং যান্ত্রিক কম্পন (ইলেকট্রনের পরিবর্তে) ব্যবহার করে।
ব্রাজিলিয়ান সেন্টার ফর রিসার্চ ইন এনার্জি অ্যান্ড মেটেরিয়ালস (সিএনপিইএম) এর গবেষকরা লিলি বিশ্ববিদ্যালয় (ফ্রান্স) এবং অন্যান্য আন্তর্জাতিক প্রতিষ্ঠানের সহকর্মীদের সাথে অংশীদারিত্বে এই প্রযুক্তি অধ্যয়ন করেছেন এবং তাদের ফলাফল প্রকাশ করেছেনপ্রকৃতি যোগাযোগ.
টেরাহার্টজ ব্যান্ড ইনফ্রারেড এবং মাইক্রোওয়েভের মধ্যে অবস্থিত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক স্পেকট্রামের একটি কম-শক্তি অঞ্চলের সাথে মিলে যায়। তা সত্ত্বেও, উচ্চ গতির যোগাযোগ প্রযুক্তির বিকাশের জন্য এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বলে মনে করা হয়।
"আজ, Wi-ফাই এবং 5G কয়েক গিগাহার্টজ (GHz, 10) ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করে9হার্টজ)। কিন্তু শত শত গিগাহার্টজ বা এমনকি টেরাহার্টজ (10) দিকে অগ্রসর হওয়ার আগ্রহ রয়েছে12হার্টজ), কারণ ফ্রিকোয়েন্সি যত বেশি হবে, ব্যান্ডউইথ এবং ডেটা ট্রান্সমিশন ক্ষমতা তত বেশি হবে," বলেছেন রাউল ডি অলিভেইরা ফ্রেইটাস, ব্রাজিলিয়ান সিনক্রোট্রন লাইট ল্যাবরেটরি (LNLS-CNPEM) এর ইম্বুইয়া বিমলাইনের প্রধান এবং গবেষণার সমন্বয়কারী৷
গবেষণায় গবেষণা করা হয়েছে যে কীভাবে একটি সস্তা উপাদান সীসা আয়োডাইড ব্যবহার করে এই ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে বিকিরণের জন্য তরঙ্গ নির্দেশক হিসেবে কাজ করতে সক্ষম একটি উচ্চ মানের স্তরযুক্ত স্ফটিক তৈরি করা যায়।
এই প্ল্যাটফর্মটি একটি অনুরণনকারী হিসাবে কাজ করতে পারে, যা আলোকে সীমাবদ্ধ করে এবং দোলনের নির্দিষ্ট মোডগুলিকে প্রশস্ত করে নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি নির্বাচন করে। এটি একটি বিম স্প্লিটার হিসাবেও কাজ করতে পারে, যা আলোর একটি রশ্মিকে দুই বা ততোধিক পাথে বিভক্ত করে অপটিক্যাল সিগন্যালকে বিতরণ করার অনুমতি দেয়, বা একটি মডুলেটর হিসাবে, যা তথ্য এনকোড করার জন্য আলোর বৈশিষ্ট্য যেমন তীব্রতা, ফেজ বা ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন করে।
কাজের সবচেয়ে উদ্ভাবনী দিক হল আলোকে এর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে অনেক ছোট আয়তনের মধ্যে সীমাবদ্ধ করার ক্ষমতা।
"টেরাহার্টজ পরিসরে, আলোর শত শত মাইক্রোমিটারের তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে। আমরা যা করি তা হল এই আলোকে সাবমাইক্রোমিটার অঞ্চলের মধ্যে সীমাবদ্ধ করা," ফ্রেইটাস ব্যাখ্যা করেন।
ফোনন-পোলারিটন গঠনের মাধ্যমে এটি সম্ভব হয়েছে, যা হাইব্রিড কোয়াসিপার্টিকেল যা আলোর সাথে স্ফটিক জালিতে (ফোনন) পরমাণুর কম্পনকে একত্রিত করে।
"এটা মনে হয় যেন ফোনন আলোর পোশাক পরে, অনন্য বৈশিষ্ট্যের সাথে একটি কোয়াসিপার্টিকেল তৈরি করে। এই কোয়াসিকণার পদার্থের সাথে প্রচারের বৈশিষ্ট্য এবং মিথস্ক্রিয়া বিচ্ছিন্ন আলো এবং বিচ্ছিন্ন ফোনন উভয়ের থেকে আলাদা," গবেষক মন্তব্য করেছেন।
আলোর চরম সীমাবদ্ধতা বিচ্ছুরণের সীমা ছাড়িয়ে কাজ করে, যা প্রচলিত অপটিক্যাল সিস্টেমের রেজোলিউশনকে সীমাবদ্ধ করে।
"ক্ল্যাসিক্যাল অপটিক্সে, আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে অনেক ছোট কাঠামো পর্যবেক্ষণ করা বা পরিচালনা করা সম্ভব নয়। পোলারিটনের সাহায্যে, আমরা সেই সীমা অতিক্রম করতে পেরেছি, " ফ্রেইটাস বলেছেন।
এটি অর্জনের জন্য, গবেষকরা স্ক্যাটারিং-টাইপ নিয়ার-ফিল্ড অপটিক্যাল স্ক্যানিং মাইক্রোস্কোপি (s-SNOM), এমন একটি কৌশল যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডকে অত্যন্ত সংকুচিত করার জন্য ন্যানোস্কেল ধাতব টিপস ব্যবহার করে।
"টিপটি একটি অ্যান্টেনা হিসাবে কাজ করে এবং মূল তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্বিশেষে দশ ন্যানোমিটারের ক্রম অনুসারে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের হটস্পট তৈরি করে। এটি আলোর স্থানিক স্কেলে কঠোর হ্রাসের অনুমতি দেয়," ফ্রেইটাস বলেছেন।
"তাছাড়া, s-SNOM প্রোবের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ঘনত্ব 10 পর্যন্ত5মুক্ত তরঙ্গের তুলনায় গুণ বেশি, যা ন্যানোফোটোনিক গবেষণার কৌশলটির শ্রেষ্ঠত্ব ব্যাখ্যা করে। আমরা একটি 200-মাইক্রোমিটার তরঙ্গকে 50 ন্যানোমিটারের চেয়ে ছোট আয়তনে সীমাবদ্ধ করতে সক্ষম হয়েছি।"
অধ্যয়নের আরেকটি মূল অনুসন্ধান ছিল PbI-তে ফোনন{0}}পোলারিটনের উচ্চ মানের ফ্যাক্টর2. গুণমান ফ্যাক্টর হল একটি পরিমাপ যে দোলনটি ছড়িয়ে যাওয়ার আগে কতক্ষণ ধরে থাকে।
"সিস্টেম যত বেশি দোদুল্যমান হবে, মানের ফ্যাক্টর তত বেশি। PbI2হেক্সাগোনাল বোরন নাইট্রাইড (এইচবিএন) এর সাথে তুলনামূলকভাবে সঞ্চালিত হয়, যা ইনফ্রারেড রেঞ্জের রেফারেন্স উপাদান," ফ্রেইটাস বলেছেন।
একটি সহজ এবং টেকসই বিকল্প
সীসা আয়োডাইডের বিপরীতে, হেক্সাগোনাল বোরন নাইট্রাইড (এইচবিএন) একটি অত্যন্ত কঠিন উপাদান যা সংশ্লেষিত হয়, যার জন্য অত্যন্ত চাপ এবং তাপমাত্রার অবস্থার প্রয়োজন হয়। এমনকি দুই দশকেরও বেশি গবেষণার পরেও, বিশ্বব্যাপী কয়েকটি গ্রুপ উচ্চ মানের এই উপাদানটি তৈরি করতে পারদর্শী হয়েছে। উপরন্তু, এর বৈশিষ্ট্যগুলি এটিকে মধ্য-অবলোহিত পরিসরের জন্য উপযুক্ত করে তোলে কিন্তু টেরাহার্টজ পরিসরের জন্য নয়।
অন্যদিকে, সীসা আয়োডাইডের দুটি সস্তা, প্রাকৃতিকভাবে ঘটতে থাকা অগ্রদূত রয়েছে: আয়োডিন এবং সীসা। এটি একটি অত্যন্ত সহজ উপায়ে স্ফটিক করা যেতে পারে।
"একটি সুপারস্যাচুরেটেড দ্রবণ না পাওয়া পর্যন্ত কেবলমাত্র লবণকে জলে দ্রবীভূত করুন এবং এটিকে প্রায় 80 ডিগ্রি সেলসিয়াস-তে গরম করুন যা একটি গৃহস্থালির চুলায় করা যেতে পারে৷ শীতল হওয়ার সময়, উপাদানটি স্ফটিক হয়ে যায়, যা সংগ্রহ করা যায় এমন কাঠামো তৈরি করে, " গবেষক বলেছেন৷
একটি ন্যানোস্কেলে আলো পরিচালনা করার ক্ষমতা ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলি প্রতিস্থাপন বা পরিপূরক করতে সক্ষম সমন্বিত ফোটোনিক সার্কিটের জন্য পথ তৈরি করে।
"বর্তমানে, ইলেকট্রনের মাধ্যমে ডিভাইসের মধ্যে তথ্য প্রেরণ করা হয়। আলো ব্যবহার করলে গতি ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায় এবং ক্ষতি কমাতে পারে। এটি টেলিকমিউনিকেশনের ক্ষেত্রে যা ঘটেছে তার সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ," ফ্রেইটাস বলেছেন।
"আগে, আমরা বৈদ্যুতিক তারগুলি ব্যবহার করতাম; আজ, আমরা অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার করি, যা অনেক বেশি গতির জন্য অনুমতি দেয়। একই নীতি চিপগুলির মধ্যে প্রয়োগ করা যেতে পারে। এবং, উচ্চ গতির পাশাপাশি, শক্তি সঞ্চয় রয়েছে: আলো বৈদ্যুতিক স্রোতের তুলনায় অনেক কম ক্ষতির সম্মুখীন হয়। এর ফলে আরও দক্ষ এবং টেকসই সমাধান হতে পারে।"
