গবেষকরা জৈব সেমিকন্ডাক্টরগুলির ক্ষেত্রে এক দশক পুরানো চ্যালেঞ্জকে এগিয়ে নিয়েছেন, ইলেকট্রনিক্সের ভবিষ্যতের জন্য নতুন সম্ভাবনা খোলেন।
কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয় এবং আইডহোভেন বিশ্ববিদ্যালয় প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়ের নেতৃত্বে গবেষকরা একটি জৈব অর্ধপরিবাহী তৈরি করেছেন যা ইলেক্ট্রনকে একটি সর্পিল প্যাটার্নে যেতে বাধ্য করে, যা টেলিভিশন এবং স্মার্টফোনের পর্দায় ওএলইডি ডিসপ্লেগুলির দক্ষতা উন্নত করতে পারে, বা পাওয়ার নেক্সট-প্রজন্মের কম্পিউটিং প্রযুক্তি যেমন স্পিনট্রনিক্স এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের মতো।
তারা যে অর্ধপরিবাহী বিকাশ করেছে তা বৃত্তাকারভাবে মেরুকৃত আলো নির্গত করে – যার অর্থ আলো ইলেক্ট্রনগুলির ‘হ্যান্ডনেস’ সম্পর্কে তথ্য বহন করে। সিলিকনের মতো বেশিরভাগ অজৈব সেমিকন্ডাক্টরের অভ্যন্তরীণ কাঠামো প্রতিসম, যার অর্থ ইলেক্ট্রনগুলি কোনও পছন্দসই দিক ছাড়াই তাদের মধ্য দিয়ে যায়।
যাইহোক, প্রকৃতিতে, অণুগুলির প্রায়শই একটি চিরাল (বাম- বা ডান-হাত) কাঠামো থাকে: মানুষের হাতের মতো চিরাল অণুগুলি একে অপরের আয়না চিত্র। চিরালিটি ডিএনএ গঠনের মতো জৈবিক প্রক্রিয়াগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে তবে ইলেকট্রনিক্সে জোতা ও নিয়ন্ত্রণের জন্য এটি একটি কঠিন ঘটনা।
তবে প্রকৃতির দ্বারা অনুপ্রাণিত আণবিক নকশার কৌশলগুলি ব্যবহার করে গবেষকরা অর্ডারযুক্ত ডান-হাত বা বাম-হাতের সর্পিল কলামগুলি গঠনের জন্য অর্ধপরিবাহী অণুগুলির স্ট্যাকগুলি নডিং করে একটি চিরাল সেমিকন্ডাক্টর তৈরি করতে সক্ষম হন। তাদের ফলাফল জার্নালে রিপোর্ট করা হয় বিজ্ঞান।
চিরাল সেমিকন্ডাক্টরগুলির জন্য একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ আবেদন প্রদর্শন প্রযুক্তিতে। স্ক্রিনগুলি ফিল্টার লাইটের কারণে বর্তমান প্রদর্শনগুলি প্রায়শই উল্লেখযোগ্য পরিমাণে শক্তি নষ্ট করে। গবেষকদের দ্বারা বিকাশিত চিরাল সেমিকন্ডাক্টর স্বাভাবিকভাবেই এমনভাবে আলো নির্গত করে যা এই ক্ষতিগুলি হ্রাস করতে পারে, পর্দা আরও উজ্জ্বল এবং আরও শক্তি-দক্ষ করে তোলে।
“যখন আমি জৈব সেমিকন্ডাক্টরগুলির সাথে কাজ শুরু করি, তখন অনেকে তাদের সম্ভাবনার বিষয়ে সন্দেহ করেছিলেন, তবে এখন তারা প্রদর্শন প্রযুক্তিতে আধিপত্য বিস্তার করে,” কেমব্রিজের ক্যাভেনডিশ ল্যাবরেটরির অধ্যাপক স্যার রিচার্ড ফ্রেন্ড বলেছেন, যিনি গবেষণার সহ-নেতৃত্বাধীন। “অনমনীয় অজৈব অর্ধপরিবাহীগুলির বিপরীতে, আণবিক উপকরণগুলি অবিশ্বাস্য নমনীয়তা দেয় – আমাদের চিরাল এলইডিগুলির মতো সম্পূর্ণ নতুন কাঠামো ডিজাইন করার অনুমতি দেয় It’s এটি কেবল আয়তক্ষেত্রাকার ইটগুলির চেয়ে আপনি কল্পনা করতে পারেন এমন প্রতিটি ধরণের লেগো সেটের সাথে কাজ করার মতো।”
সেমিকন্ডাক্টরটি ট্রায়াজাট্রাক্সিন (টিএটি) নামক একটি উপাদানের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয় যা একটি হেলিকাল স্ট্যাকের মধ্যে স্ব-একত্রিত করে, ইলেক্ট্রনগুলিকে তার কাঠামোর সাথে সর্পিল করতে দেয়, যেমন স্ক্রুটির থ্রেডের মতো।
“যখন নীল বা অতিবেগুনী আলো দ্বারা উত্তেজিত, স্ব-জমায়েত ট্যাট শক্তিশালী বৃত্তাকার মেরুকরণের সাথে উজ্জ্বল সবুজ আলো নির্গত করে-এমন একটি প্রভাব যা এখনও অবধি অর্ধপরিবাহীগুলিতে অর্জন করা কঠিন ছিল,” আইডহোভেন প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয় থেকে সহ-প্রথম লেখক মার্কো প্রিউস বলেছিলেন। “টিএটি -র কাঠামো কীভাবে আলো নির্গত হয় তা প্রভাবিত করার সময় ইলেক্ট্রনগুলিকে দক্ষতার সাথে চলতে দেয়” “
ওএলইডি বানোয়াট কৌশলগুলি সংশোধন করে গবেষকরা সফলভাবে টিএটিটিকে কার্যনির্বাহীভাবে মেরুকৃত ওএলইডিএস (সিপি-ওলিডস) এর সাথে যুক্ত করেছিলেন। এই ডিভাইসগুলি রেকর্ড-ব্রেকিং দক্ষতা, উজ্জ্বলতা এবং মেরুকরণের স্তরগুলি দেখিয়েছে, যা তাদের তাদের ধরণের সেরা হিসাবে তৈরি করে।
কেমব্রিজের ক্যাভেনডিশ ল্যাবরেটরি থেকে সহ-প্রথম লেখক রিতুপার্নো চৌধুরী বলেছেন, “আমরা আমাদের স্মার্টফোনগুলিতে ওএলইডি তৈরির জন্য মূলত স্ট্যান্ডার্ড রেসিপিটি পুনরায় কাজ করেছি, আমাদের একটি স্থিতিশীল, অ-স্ফটিকযুক্ত ম্যাট্রিক্সের মধ্যে একটি চিরাল কাঠামো ফাঁদে ফেলার অনুমতি দিয়েছি।” “এটি বৃত্তাকারভাবে মেরুকৃত এলইডি তৈরির একটি ব্যবহারিক উপায় সরবরাহ করে, যা এমন কিছু যা দীর্ঘকাল ক্ষেত্রকে বাদ দিয়েছে।”
কাজটি আইডহোভেন বিশ্ববিদ্যালয় প্রযুক্তি থেকে ফ্রেন্ডস রিসার্চ গ্রুপ এবং প্রফেসর বার্ট মেইজারের গ্রুপের মধ্যে এক দশক ধরে সহযোগিতার অংশ। “চিরাল অর্ধপরিবাহী তৈরির ক্ষেত্রে এটি একটি সত্যিকারের অগ্রগতি,” মাইজার বলেছিলেন। “আণবিক কাঠামোর সাবধানতার সাথে ডিজাইন করে আমরা কাঠামোর চিরালিটি ইলেক্ট্রনগুলির গতিতে মিলিত করেছি এবং এটি আগে কখনও এই স্তরে করা হয়নি।”
চিরাল সেমিকন্ডাক্টরগুলি জৈব সেমিকন্ডাক্টরগুলির জগতে এক ধাপ এগিয়ে উপস্থাপন করে, যা এখন billion 60 বিলিয়ন ডলারের বেশি শিল্পকে সমর্থন করে। প্রদর্শনগুলির বাইরেও, এই বিকাশের কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং স্পিনট্রনিক্সের জন্যও প্রভাব রয়েছে – গবেষণার এমন একটি ক্ষেত্র যা স্পিন ব্যবহার করে বা অন্তর্নিহিত কৌণিক গতি ব্যবহার করে, তথ্য সংরক্ষণ এবং প্রক্রিয়া করার জন্য, সম্ভাব্যভাবে দ্রুত এবং আরও সুরক্ষিত কম্পিউটিং সিস্টেমের দিকে পরিচালিত করে।
ইউরোপীয় ইউনিয়নের মেরি কুরি ট্রেনিং নেটওয়ার্ক এবং ইউরোপীয় গবেষণা কাউন্সিল দ্বারা এই গবেষণাটি অংশে সমর্থন করেছিল। রিচার্ড ফ্রেন্ড কেমব্রিজের সেন্ট জনস কলেজের ফেলো। রিতুপার্নো চৌধুরী কেমব্রিজের ফিটজউইলিয়াম কলেজের সদস্য।