परमाणु विशिष्ट ग्राफीन के साथ लाइटवेव-संचालित स्कैनिंग टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी … currenthindi

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परमाणु विशिष्ट ग्राफीन के साथ लाइटवेव-संचालित स्कैनिंग टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी …

माइक्रोस्कोपी माप का प्रतिनिधित्व करने वाली एक योजना जहां एक लेजर प्रकाश (लाल वक्र) की नाड़ी नमूने की सतह के ऊपर स्थित आणविक रूप से तेज सुई (टिप) को रोशन करती है। ग्रैफेन नैनोरिबैन सोने के सब्सट्रेट के शीर्ष पर बैठता है। प्रायोगिक डेटा को नीले रंग में दिखाया गया है, जो नैनोरिबैन के ऊपर इलेक्ट्रॉनों के वितरण को दर्शाता है। क्रेडिट: स्पेंसर इमरमैन

जब भौतिक विज्ञानी टायलर कॉकर 2018 में मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी में शामिल हुए, तो उनका एक स्पष्ट लक्ष्य था: एक शक्तिशाली माइक्रोस्कोप का निर्माण करना जो संयुक्त राज्य में अपनी तरह का पहला होगा।


इसे पूरा करने के बाद, माइक्रोस्कोप को काम पर लगाने का समय आ गया था।

“हम जानते थे कि हमें कुछ उपयोगी करना है,” केकर ने कहा, एक जैरी कोवान ने प्राकृतिक विज्ञान कॉलेज में भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग में प्रायोगिक भौतिकी में कुर्सी संभाली। “हमारे पास देश में सबसे अच्छा माइक्रोस्कोप है। हमें इसका इस्तेमाल अपने फायदे के लिए करना चाहिए।”

अपने सूक्ष्मदर्शी के साथ, कॉकर की टीम अद्वितीय अंतरंगता और संकल्प के साथ सामग्री का अध्ययन करने के लिए प्रकाश और इलेक्ट्रॉनों का उपयोग कर रही है। शोधकर्ता परमाणुओं को देख सकते हैं और नमूनों में क्वांटम लक्षणों को माप सकते हैं जो क्वांटम कंप्यूटर और अगली पीढ़ी के सौर कोशिकाओं के निर्माण खंड हो सकते हैं।

टीम ने 23 नवंबर को पत्रिका में दुनिया को उन क्षमताओं की पहली झलक दी। प्रकृति संचार, एक स्नैपशॉट लें कि इलेक्ट्रॉनों को कैसे वितरित किया जाता है, जिसे ग्राफीन नैनोरिबन के रूप में जाना जाता है।

“यह पहला प्रदर्शन है कि इस प्रकार का माइक्रोस्कोप आपको कुछ नया बता सकता है,” कॉकर ने कहा। “हम काम को लेकर बहुत उत्साहित और गौरवान्वित हैं। हमारे मन में भी ये सभी विचार हैं कि हम इसके साथ कहाँ जाना चाहते हैं।”

कॉकर की टीम एक सहयोग का हिस्सा है जो क्वांटम कंप्यूटरों के लिए इन नैनोरिबोन को विकसित करने के लिए काम कर रही है, जिसे “क्यू-बिट्स” कहा जाता है। सहयोग पांच संगठनों में फैला हुआ है और काम नौसेना अनुसंधान कार्यालय से अनुदान द्वारा समर्थित है जो एमएसयू के योगदान में $ 1 मिलियन से अधिक का योगदान देगा।

के लिये प्रकृति संचार अध्ययन में, कॉकर ने सामग्री विज्ञान और प्रौद्योगिकी के लिए स्विस फेडरल लेबोरेटरीज में एक शोध प्रोफेसर रोमन फैसल के साथ मिलकर काम किया। फैसल ने ग्रैफीन नैनोरिबन के लिए बॉटम-अप ग्रोथ मेथड की खोज की। Faesel की प्रयोगशाला ने अणुओं को संश्लेषित किया है, जो गर्मी के अतिरिक्त, पूर्व निर्धारित आकार और आकार के साथ स्वयं रिबन बना सकते हैं।

“आपको केक की तरह परमाणुओं को सेंकना होगा,” कॉकर ने कहा। “फिर आपके द्वारा समाप्त होने वाले रिबन के गुण पूर्वनिर्धारित होते हैं। आप जानते हैं कि शुरू करने से पहले आपको क्या मिल रहा है।”

माइक्रोस्कोपी के भविष्य पर ज़ूम इन करें

एक उदाहरण एक सोने के सब्सट्रेट के ऊपर ग्राफीन नैनोरिबन दिखाता है। मिशिगन स्टेट माइक्रोस्कोप द्वारा जारी प्रायोगिक डेटा को रिबन के ऊपर नीले रंग में दिखाया गया है। क्रेडिट: स्पेंसर इमरमैन

स्विस लैब ने अणुओं को एमएसयू भेजा, जहां कोकर की प्रयोगशाला ने सटीक रिबन बनाए और फिर माइक्रोस्कोप के तहत उनकी जांच की। उपकरण के आधार को स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप या एसटीएम के रूप में जाना जाता है, जो बिना छुए अध्ययन किए जा रहे नमूने की एक बहुत तेज नोक या जांच लाता है।

यहां तक ​​कि अगर टिप और नमूना संपर्क में नहीं हैं, तब भी इलेक्ट्रॉन टिप से नमूना या सुरंग तक कूद सकता है। यह रिकॉर्ड करके कि इलेक्ट्रॉन सुरंग कैसे बनती है – उदाहरण के लिए, कितनी इलेक्ट्रॉन सुरंगें और कितनी तेजी से – माइक्रोस्कोप नमूने और उसके गुणों की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियां बनाता है।

कॉकर और उनकी टीम ने जो किया है वह इस पारंपरिक एसटीएम को लेजर लाइट की एक बहुत ही छोटी पल्स के साथ जोड़ रहा है, जिससे वे एसटीएम के शीर्ष को नमूने के करीब ला सकते हैं। नतीजतन, वे नमूने से पहले से कहीं अधिक विस्तृत जानकारी निकालने में सक्षम हैं।

“यह लगभग ऐसा है जैसे हम टिप को करीब लाकर शारीरिक रूप से ज़ूम इन कर रहे हैं,” उन्होंने कहा।

टीम तब परमाणु संकल्प के साथ विभिन्न नैनोरिबन की विशेषता बता सकती है, जो संरचना में इलेक्ट्रॉनों को कैसे वितरित किया जाता है, इस बारे में अभूतपूर्व स्पष्ट जानकारी दिखाती है।

प्रकाशन के अलावा, काम को इसके संयमी लेखकों के लिए पुरस्कार मिला है। पोस्टडॉक्टोरल विद्वान वेड्रान जेलिक ने जर्मनी में हाल ही में एक कार्यशाला में शोध के बारे में अपने पोस्टर के लिए पुरस्कार जीता। स्नातक छात्र शोधकर्ता स्पेंसर एमरमैन ने पिछले नवंबर में इन्फ्रारेड, मिलीमीटर और टेराहर्ट्ज़ वेव सोसाइटी द्वारा आयोजित एक सम्मेलन में काम पेश करने के लिए पुरस्कार जीता, जिसने कॉकर को उनके 2021 यंग साइंटिस्ट अवार्ड से भी सम्मानित किया।

कॉकर और उनकी टीम नए पेपर और इस तारीफ के बारे में उत्साहित हैं, वे इंतजार कर रहे हैं कि आगे क्या होता है। उदाहरण के लिए, टीम स्थिर छवियों से नमूना फिल्मों की ओर बढ़ने पर काम कर रही है, जिसमें दिखाया गया है कि कैसे इलेक्ट्रॉन रिबन के अंदर चलते हैं क्योंकि नैनोमटेरियल प्रकाश को अवशोषित करता है।

जून में दिए गए रक्षा अनुदान विभाग के सहयोग से शोधकर्ता एक दूसरा माइक्रोस्कोप भी बना रहे हैं, जिसका अर्थ है कि केवल दो ऐसे माइक्रोस्कोप यूएस में एमएसयू में होंगे।

“यह पेपर बहुत रोमांचक है, लेकिन यह भी पहला कदम है,” कॉकर ने कहा। “हमें लगता है कि यह बहुत सारी संभावनाएं खोलेगा।”


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और जानकारी:
एसई अम्मरमैन एट अल, लाइटवेव-संचालित स्कैनिंग टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी परमाणु विशिष्ट ग्रैफेन नैनोरिबोन, प्रकृति संचार (2021)। डीओआई: 10.1038 / s41467-021-26656-3

मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी द्वारा प्रदान किया गया

उल्लेख: परमाणु रूप से सटीक ग्रैफेन नैनोरिबोन की लाइटवेव-पावर्ड स्कैनिंग टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी (2021, 24 नवंबर) http://phys.org/news/2021-11-lightwave-drive-scanning-tunneling-spectroscopy.htm से लिया गया

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