ಮೋಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಬಳಸುವ ಅತ್ಯಂತ ಕಠಿಣ ಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಇದು ಪರಮಾಣು ರಿಯಾಕ್ಟರ್‌ಗಳು, ಜೆಟ್-ಎಂಜಿನ್ ಟರ್ಬೈನ್ ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಾಕೆಟ್ ನಳಿಕೆಗಳನ್ನು ಬಲಪಡಿಸುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇದು 2,600 ° C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಅದರ ಆಂತರಿಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ರಚನೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅದನ್ನು ಸುಮಾರು 1,000 ° C ಗೆ ಬಿಸಿಮಾಡುವ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
ಆದರೆ ಯೂನಿವರ್ಸಿಟಿ ಆಫ್ ರೋಚೆಸ್ಟರ್ ಮತ್ತು ಟೆಕ್ನಿಯನ್-ಇಸ್ರೇಲ್ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿಯ ಸಂಶೋಧಕರು ಈಗ ಅನಿರೀಕ್ಷಿತ ಶಾರ್ಟ್‌ಕಟ್ ಅನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದ್ದಾರೆ: ಲೋಹಕ್ಕೆ ಒತ್ತಿದ ಸಣ್ಣ ವಜ್ರದ ತುದಿಯು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಅದರ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯನ್ನು ಮರುಸಂಘಟಿಸಬಹುದು.
ನ್ಯಾಷನಲ್ ಅಕಾಡೆಮಿ ಆಫ್ ಸೈನ್ಸಸ್ (PNAS) ನ ಪ್ರೊಸೀಡಿಂಗ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟವಾದ ಆಶ್ಚರ್ಯಕರ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಸುಧಾರಿತ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಿಗೆ ಹೊಸ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ. ತಂಡವು ಮೂಲತಃ ವಿಭಿನ್ನ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಹೊರಟಿತು.
“ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್‌ಗೆ ತೀವ್ರವಾದ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವುದರಿಂದ ಅದು ಹೊಸ ಘನ ಹಂತವಾಗಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ನಾವು ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ” ರೋಚೆಸ್ಟರ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಅಸೋಸಿಯೇಟ್ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ನಿಯಾಜ್ ಅಬ್ದೋಲ್ರಹೀಮ್ ಹೇಳಿದರು. “ಆದರೆ ನಾವು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನವಾದ ಒತ್ತಡ-ಚಾಲಿತ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಈ ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ.”
ಬಲವಾದ ಲೋಹಗಳ ರಹಸ್ಯವನ್ನು ಅನಾವರಣಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ
ಹೆಚ್ಚಿನ ಲೋಹಗಳಂತೆ, ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಅಸಂಖ್ಯಾತ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಸ್ಫಟಿಕ ಧಾನ್ಯಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಈ ಧಾನ್ಯಗಳ ಗಾತ್ರ, ಆಕಾರ ಮತ್ತು ದೃಷ್ಟಿಕೋನವು ವಸ್ತುವಿನ ಶಕ್ತಿ, ನಮ್ಯತೆ ಮತ್ತು ಬಾಳಿಕೆಗಳನ್ನು ಬಲವಾಗಿ ಪ್ರಭಾವಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ, ಆ ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ತೀವ್ರವಾದ ಶಾಖದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಬದಲಾಗಿ, ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ.
ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ತೆಳುವಾದ ವಜ್ರದ ತುದಿಯನ್ನು ಬಳಸುವ ಸಾಧನವಾದ ನ್ಯಾನೊಇಂಡೆಂಟರ್‌ನ ಬಳಕೆಯ ಮೂಲಕ ಒಂದು ಪ್ರಗತಿಯು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ನ್ಯಾನೊಇಂಡೆಂಟರ್ ತುದಿಯು ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಕೆಳಕ್ಕೆ ತಳ್ಳಿದಾಗ, ಲೋಹವು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಇಂಡೆಂಟೇಶನ್‌ನ ಬಲದಿಂದ ಮುಕ್ತವಾಗುವವರೆಗೆ ಒತ್ತಡದ ನಿರ್ಮಾಣವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, “ಪಾಪ್-ಇನ್” ಈವೆಂಟ್ ಎಂಬ ಸಣ್ಣ ಚಳುವಳಿ ಇದೆ. ಈ ಅಲ್ಪಾವಧಿಯ ಅವಧಿಯು ಅತ್ಯಂತ ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ.
ಪಾಪ್-ಇನ್ ನಂತರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ತಕ್ಷಣವೇ ನಿಂತರೆ, ಇಂಡೆಂಟೇಶನ್ ಸುತ್ತಲೂ ಹೊಸ ಸ್ಫಟಿಕ ಧಾನ್ಯಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಆ ಹಂತವನ್ನು ಮೀರಿ ಒತ್ತಡ ಮುಂದುವರಿದರೆ, ಹೊಸದಾಗಿ ರೂಪುಗೊಂಡ ಧಾನ್ಯಗಳು ಕಣ್ಮರೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಮತ್ತು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳ ಮೂಲಕ, ಈ ಕಿರಿದಾದ ಕಿಟಕಿಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಅನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡದೆಯೇ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣಗೊಳಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ತಂಡವು ತೋರಿಸಿದೆ.
“ಪ್ರಸ್ತುತ, ನೀವು ಹಾನಿಗೊಳಗಾದ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಅದನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಲು ಅಥವಾ ಹೊಸ ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು, ನೀವು ಸಂಪೂರ್ಣ ಮಾದರಿಯನ್ನು 1,000 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಬಿಸಿ ಮಾಡಬೇಕು.” ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿರುವ ಪಿಎಚ್‌ಡಿ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿ ಅಫ್ನಾನ್ ಮೊಸ್ತಫಾ ಹೇಳಿದರು. “ಇಲ್ಲಿ ನಾವು ನಿಮಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡುವ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಎಲ್ಲಿ ಇರಿಯಬೇಕು, ಎಷ್ಟು ಮತ್ತು ಯಾವಾಗ ನಿಲ್ಲಿಸಬೇಕು ಎಂಬುದನ್ನು ನೀವು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಬೇಕು.”
ಮೈಕ್ರೋಚಿಪ್ ಸಂವೇದಕಗಳಿಗಾಗಿ ಹೊಸ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಸ್ಟ್ರಾಂಗ್ ಮೆಟೀರಿಯಲ್
ಆವಿಷ್ಕಾರವು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ತಯಾರಿಕೆಗೆ ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿತವಾಗಿರಬಹುದು.
ಚಿಪ್‌ಮೇಕರ್‌ಗಳು ಸುಧಾರಿತ ಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳ ಒಳಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸುವ ಚಿಕ್ಕ ಇಂಟರ್‌ಕನೆಕ್ಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ತಾಮ್ರದ ಬದಲಿಯಾಗಿ ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ.
ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ಕುಗ್ಗಿದಂತೆ, ತಾಮ್ರವು ಕಡಿಮೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅದರ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಬಹಳ ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಏರುತ್ತದೆ. ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಅದೇ ಸಮಸ್ಯೆಯಿಂದ ಬಳಲುತ್ತಿಲ್ಲ.
“ತಾಮ್ರವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನ್ಯಾನೊ ಮಾಪಕಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಅದರ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವುದಿಲ್ಲ.” ಮುಸ್ತಫಾ ಹೇಳಿದರು. “ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್‌ಗೆ ಆ ಸಮಸ್ಯೆ ಇಲ್ಲ, ಇದು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಸಣ್ಣ ಮೈಕ್ರೋಚಿಪ್ ಇಂಟರ್‌ಕನೆಕ್ಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಮನವಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ.”
ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಕೆಲವು ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಉಪಯುಕ್ತತೆಯನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ನಿಖರವಾದ ಕೊಠಡಿ-ತಾಪಮಾನದ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವು ಕೆಲವು ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಜಯಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಭಾವಿಸುತ್ತಾರೆ.
“ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಬಾಳಿಕೆ ಬರುವಂತಹದ್ದಾಗಿದ್ದರೂ, ಅದು ಮುರಿಯುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಯಾವುದೇ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಲ್ಲದೆ ಸ್ನ್ಯಾಪ್ ಮಾಡಬಹುದು.” ಮುಸ್ತಫಾ ಹೇಳಿದರು. “ಆದ್ದರಿಂದ, ನಾವು ಅದನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದೇ ಎಂದು ನಾವು ಅನ್ವೇಷಿಸಲು ಬಯಸುತ್ತೇವೆ. ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಿಸಲು ನಾವು ಹೊಸ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡರೆ, ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್‌ಗೆ ಹೊಸ ಬಳಕೆಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.”
ಕೊಠಡಿ-ತಾಪಮಾನದ ಸೂಪರ್ ಕಂಡಕ್ಟಿವಿಟಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ಕಡೆಗೆ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಹೆಜ್ಜೆ ಮುಂದಿದೆ
ಸಂಪೂರ್ಣ ಘಟಕವನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡದೆಯೇ ವಸ್ತುವಿನ ಸಣ್ಣ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಆಯ್ದವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಡಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ದೋಷಗಳನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಲು ಅಥವಾ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಟೈಲರಿಂಗ್ ಮಾಡಲು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ.
ಸದ್ಯಕ್ಕೆ, ಮೂಲ ಸಂಶೋಧನೆಯಿಂದ ಅನಿರೀಕ್ಷಿತ ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳು ಹೇಗೆ ಹೊರಹೊಮ್ಮಬಹುದು ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಒಂದು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ. ವಜ್ರದ ತನಿಖೆಯೊಂದಿಗಿನ ಸರಳ ಪ್ರಯೋಗವು ಉದ್ಯಮದ ಅತ್ಯಂತ ಶಾಖ-ನಿರೋಧಕ ಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಹೊಸ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು, ಇದು ಪ್ರಬಲವಾದ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗಳಿಗೆ ದಾರಿ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.
ಜರ್ನಲ್ ಉಲ್ಲೇಖ:
- Feitao Li et al., ನ್ಯಾನೊಇಂಡೆಂಟೇಶನ್ ಪಾಪ್-ಇನ್‌ಗಳಿಂದ Mo ನಲ್ಲಿ ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಚಾಲಿತ ಧಾನ್ಯ ಪರಿಷ್ಕರಣೆ: ಅಸ್ಥಿರ ಅಸ್ಥಿರತೆಯ ಪ್ರಕರಣ, ನ್ಯಾಷನಲ್ ಅಕಾಡೆಮಿ ಆಫ್ ಸೈನ್ಸಸ್ (2026). DOI: 10.1073/pnas.2612140123
