नेचर पत्रिका में प्रकाशित एक नए अध्ययन के अनुसार, शोधकर्ताओं ने टोपोलॉजिकल पदार्थों की अद्वितीय क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करके, उनकी चिरैलिटी (chirality) के आधार पर इलेक्ट्रॉनों को अलग करने के लिए एक नई विधि विकसित की है, चिरैलिटी उनके स्पिन से संबंधित एक गुण है। यह सफलता चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता के बिना विपरीत फर्मियोनिक चिरैलिटी (fermionic chiralities) वाली धाराओं के स्थानिक पृथक्करण की अनुमति देती है, जिससे संभावित रूप से इलेक्ट्रॉनिक उपकरण डिजाइन में क्रांति आ सकती है।
अनुसंधान दल, जिसके सदस्यों का उल्लेख प्रदान किए गए सार में नहीं किया गया है, ने तीन-भुजा ज्यामिति में एकल-क्रिस्टल पैलेडियम गैलियम (PdGa) से उपकरण बनाए। इन उपकरणों ने एक गैर-रेखीय हॉल प्रभाव (nonlinear Hall effect) प्रदर्शित किया, जो चिरल फर्मियन (chiral fermions) के क्वांटम-ज्यामिति-प्रेरित असामान्य वेगों को दर्शाता है। परिणामस्वरूप अनुप्रस्थ चिरल धाराएँ (transverse chiral currents), जिनमें विपरीत असामान्य वेग थे, उपकरण की बाहरी भुजाओं में स्थानिक रूप से अलग हो गईं।
अध्ययन के सार के अनुसार, एक प्रमुख शोधकर्ता ने कहा, "यह इलेक्ट्रॉनों में हेरफेर करने का एक बिल्कुल नया तरीका है," हालांकि विशिष्ट शोधकर्ता की पहचान नहीं की गई। "सामग्री की क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करके, हम इलेक्ट्रॉनों को उनकी चिरैलिटी (chirality) के आधार पर फ़िल्टर कर सकते हैं और उन्हें विभिन्न स्थानों पर निर्देशित कर सकते हैं।"
टोपोलॉजिकल सेमीमेटल (Topological semimetals), इस अध्ययन में उपयोग की जाने वाली सामग्री, टोपोलॉजिकल बैंड क्रॉसिंग (topological band crossings) पर विपरीत चिरैलिटी (chiralities) वाले फर्मियन (fermions) को होस्ट करती हैं। परंपरागत रूप से, चिरल फर्मियोनिक परिवहन (chiral fermionic transport) में हेरफेर करने के लिए अवांछित परिवहन को दबाने और विपरीत चेर्न-नंबर (Chern-number) राज्यों के अधिभोग में असंतुलन पैदा करने के लिए मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों या चुंबकीय डोपेंट (magnetic dopants) की आवश्यकता होती थी। यह नई विधि टोपोलॉजिकल बैंड (topological bands) की अंतर्निहित क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करके इन आवश्यकताओं को दरकिनार कर देती है।
चिरल धाराओं (chiral currents) का स्थानिक पृथक्करण विपरीत संकेतों के साथ कक्षीय चुम्बकत्व (orbital magnetizations) के पृथक्करण की ओर भी ले जाता है, जिससे नए स्पिनट्रोनिक उपकरणों (spintronic devices) की संभावनाएं खुलती हैं। स्पिनट्रोनिक्स (Spintronics) अधिक कुशल और बहुमुखी इलेक्ट्रॉनिक घटकों को बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों के आवेश के अलावा, उनके स्पिन का लाभ उठाता है।
टीम ने अलग की गई चिरल धाराओं (chiral currents) के क्वांटम हस्तक्षेप (quantum interference) का अवलोकन किया, जिससे उनकी विधि की प्रभावशीलता की और पुष्टि हुई। इस प्रक्रिया में चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति एक महत्वपूर्ण लाभ है, क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने और बनाए रखने के लिए बोझिल और ऊर्जा-गहन हो सकते हैं।
इस शोध के निहितार्थ क्वांटम कंप्यूटिंग (quantum computing) और उन्नत सेंसर प्रौद्योगिकियों (advanced sensor technologies) सहित विभिन्न क्षेत्रों तक फैले हुए हैं। चिरल इलेक्ट्रॉनों (chiral electrons) के प्रवाह को नियंत्रित करके, शोधकर्ता संभावित रूप से अधिक कुशल और मजबूत क्वांटम उपकरण बना सकते हैं।
इस चिरल फर्मियोनिक वाल्व (chiral fermionic valve) की पूरी क्षमता का पता लगाने और अन्य टोपोलॉजिकल सामग्रियों (topological materials) के लिए इसकी प्रयोज्यता की जांच करने के लिए आगे के शोध की योजना बनाई गई है। टीम का मानना है कि यह खोज इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक नई पीढ़ी के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकती है जो चिरल फर्मियन (chiral fermions) के अद्वितीय गुणों का फायदा उठाते हैं।
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