ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড-এ নিবন্ধন করার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যদি যেকোনো সময় আপনার তথ্য পরিবর্তন করতে চান, তাহলে অনুগ্রহ করে আমার অ্যাকাউন্ট (My account) দেখুন।
গ্রাফাইট ফিল্ম ইলেকট্রনিক ডিভাইসকে তড়িৎচুম্বকীয় (EM) বিকিরণ থেকে রক্ষা করতে পারে, কিন্তু এগুলো তৈরির প্রচলিত পদ্ধতিতে কয়েক ঘণ্টা সময় লাগে এবং প্রায় ৩০০০ °C প্রক্রিয়াকরণ তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়। চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের শেনিয়াং ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি ফর মেটেরিয়ালস সায়েন্সের একদল গবেষক এখন নিকেল ফয়েলের গরম স্ট্রিপকে ইথানলে ডুবিয়ে দ্রুত শীতল করার মাধ্যমে মাত্র কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে উচ্চ-মানের গ্রাফাইট ফিল্ম তৈরির একটি বিকল্প উপায় প্রদর্শন করেছেন। এই ফিল্মগুলোর বৃদ্ধির হার প্রচলিত পদ্ধতির তুলনায় দুই অর্ডারেরও বেশি, এবং ফিল্মগুলোর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা ও যান্ত্রিক শক্তি কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (CVD) পদ্ধতিতে তৈরি ফিল্মের সমতুল্য।
সকল ইলেকট্রনিক ডিভাইস কিছু পরিমাণ তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ (EM radiation) উৎপন্ন করে। ডিভাইসগুলো যতই ছোট হচ্ছে এবং উচ্চতর কম্পাঙ্কে কাজ করছে, তড়িৎচুম্বকীয় ব্যতিচারের (EMI) সম্ভাবনা ততই বাড়ছে, যা ডিভাইসের কার্যকারিতার পাশাপাশি নিকটবর্তী ইলেকট্রনিক সিস্টেমগুলোর কার্যকারিতাকেও বিরূপভাবে প্রভাবিত করতে পারে।
গ্রাফাইট, যা কার্বনের একটি অ্যালোট্রোপ এবং ভ্যান ডার ওয়ালস বল দ্বারা একত্রে আবদ্ধ গ্রাফিনের স্তর দিয়ে গঠিত, এর বেশ কিছু উল্লেখযোগ্য বৈদ্যুতিক, তাপীয় এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা এটিকে তড়িৎচুম্বকীয় আবেশের (EMI) বিরুদ্ধে একটি কার্যকর ঢাল হিসেবে তৈরি করে। তবে, উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা পাওয়ার জন্য এটিকে একটি অত্যন্ত পাতলা ফিল্মের আকারে থাকতে হয়, যা তড়িৎচুম্বকীয় আবেশের বাস্তব প্রয়োগের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। কারণ এর অর্থ হলো, উপাদানটি তার অভ্যন্তরে থাকা চার্জ বাহকগুলোর সাথে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের মিথস্ক্রিয়ার ফলে সেগুলোকে প্রতিফলিত ও শোষণ করতে পারে।
বর্তমানে, গ্রাফাইট ফিল্ম তৈরির প্রধান উপায়গুলোর মধ্যে রয়েছে অ্যারোমেটিক পলিমারের উচ্চ-তাপমাত্রার পাইরোলাইসিস অথবা গ্রাফিন (GO) অক্সাইড বা গ্রাফিন ন্যানোশিটকে স্তরে স্তরে সাজানো। উভয় প্রক্রিয়ার জন্যই প্রায় ৩০০০ °C-এর মতো উচ্চ তাপমাত্রা এবং এক ঘণ্টার প্রক্রিয়াকরণের সময় প্রয়োজন হয়। CVD পদ্ধতিতে প্রয়োজনীয় তাপমাত্রা কম (৭০০ থেকে ১৩০০ °C-এর মধ্যে), কিন্তু এতে ন্যানোমিটার-পুরু ফিল্ম তৈরি করতে কয়েক ঘণ্টা সময় লাগে, এমনকি ভ্যাকুয়ামেও।
ওয়েনচাই রেনের নেতৃত্বে একটি দল এখন আর্গন পরিবেশে নিকেল ফয়েলকে ১২০০ °C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করে এবং তারপর দ্রুত ০ °C তাপমাত্রার ইথানলে ডুবিয়ে কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে কয়েক দশ ন্যানোমিটার পুরু উচ্চ-মানের গ্রাফাইট ফিল্ম তৈরি করেছে। ইথানলের বিয়োজন থেকে উৎপন্ন কার্বন পরমাণুগুলো নিকেলের উচ্চ কার্বন দ্রবণীয়তার (১২০০ °C তাপমাত্রায় ০.৪ wt%) কারণে ছড়িয়ে পড়ে এবং নিকেলের মধ্যে দ্রবীভূত হয়। যেহেতু নিম্ন তাপমাত্রায় এই কার্বন দ্রবণীয়তা ব্যাপকভাবে হ্রাস পায়, তাই শীতলীকরণের সময় কার্বন পরমাণুগুলো নিকেলের পৃষ্ঠ থেকে পৃথক হয়ে অধঃক্ষিপ্ত হয়, যা একটি পুরু গ্রাফাইট ফিল্ম তৈরি করে। গবেষকরা জানিয়েছেন যে নিকেলের চমৎকার অনুঘটকীয় কার্যকলাপ উচ্চ স্ফটিকাকার গ্রাফাইট গঠনেও সহায়তা করে।
উচ্চ-রেজোলিউশন ট্রান্সমিশন মাইক্রোস্কোপি, এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন এবং রামান স্পেকট্রোস্কোপির সমন্বিত ব্যবহারের মাধ্যমে রেন ও তাঁর সহকর্মীরা দেখতে পান যে, তাঁদের উৎপাদিত গ্রাফাইটটি বৃহৎ এলাকা জুড়ে অত্যন্ত স্ফটিকাকার, সুবিন্যস্ত স্তরযুক্ত এবং এতে কোনো দৃশ্যমান ত্রুটি ছিল না। ফিল্মটির ইলেকট্রন পরিবাহিতা ছিল 2.6 x 10⁵ S/m পর্যন্ত, যা CVD বা উচ্চ-তাপমাত্রার কৌশলে তৈরি ফিল্ম এবং GO/গ্রাফিন ফিল্মের প্রেসিংয়ের অনুরূপ।
উপাদানটি কতটা ভালোভাবে তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ (EM radiation) আটকাতে পারে তা পরীক্ষা করার জন্য, দলটি ৬০০ বর্গ মিলিমিটার পৃষ্ঠতলের ফিল্ম পলিইথিলিন টেরেফথালেট (PET) দিয়ে তৈরি সাবস্ট্রেটের উপর স্থানান্তর করে। এরপর তারা ৮.২ থেকে ১২.৪ গিগাহার্টজ-এর মধ্যে এক্স-ব্যান্ড ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে ফিল্মটির তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ (EMI) প্রতিরোধ ক্ষমতা (SE) পরিমাপ করে। তারা প্রায় ৭৭ ন্যানোমিটার পুরু একটি ফিল্মের জন্য ১৪.৯২ ডেসিবেলের বেশি তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ প্রতিরোধ ক্ষমতা (EMI SE) খুঁজে পায়। যখন তারা একাধিক ফিল্ম একসাথে স্তূপ করে, তখন এই মান পুরো এক্স-ব্যান্ড জুড়ে ২০ ডেসিবেলের বেশি হয়ে যায় (যা বাণিজ্যিক প্রয়োগের জন্য প্রয়োজনীয় সর্বনিম্ন মান)। প্রকৃতপক্ষে, পাঁচটি স্তূপীকৃত গ্রাফাইট ফিল্মের (মোট প্রায় ৩৮৫ ন্যানোমিটার পুরু) একটি ফিল্মের তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ প্রতিরোধ ক্ষমতা (EMI SE) প্রায় ২৮ ডেসিবেল, যার অর্থ হলো উপাদানটি আপতিত বিকিরণের ৯৯.৮৪% আটকাতে পারে। সামগ্রিকভাবে, দলটি এক্স-ব্যান্ড জুড়ে ৪৮১,০০০ ডেসিবেল/বর্গ সেন্টিমিটার/গ্রাম তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিমাপ করেছে, যা পূর্বে রিপোর্ট করা সমস্ত কৃত্রিম উপাদানের চেয়ে উন্নত।
গবেষকরা বলছেন যে, তাদের জানামতে, তাদের তৈরি গ্রাফাইট ফিল্মটি এখন পর্যন্ত প্রকাশিত শিল্ডিং উপাদানগুলোর মধ্যে সবচেয়ে পাতলা এবং এর ইএমআই শিল্ডিং কর্মক্ষমতা বাণিজ্যিক প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে সক্ষম। এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলোও বেশ ভালো। উপাদানটির ফ্র্যাকচার স্ট্রেংথ প্রায় ১১০ এমপিএ (পলিকার্বোনেট সাপোর্টের উপর রাখা উপাদানের স্ট্রেস-স্ট্রেইন কার্ভ থেকে প্রাপ্ত), যা অন্যান্য পদ্ধতিতে তৈরি গ্রাফাইট ফিল্মের চেয়ে বেশি। ফিল্মটি নমনীয়ও এবং এর ইএমআই শিল্ডিং বৈশিষ্ট্য না হারিয়েই এটিকে ৫ মিমি বক্রতা ব্যাসার্ধে ১০০০ বার বাঁকানো যায়। এটি ৫৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপীয়ভাবেও স্থিতিশীল। দলটি বিশ্বাস করে যে এই এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলোর কারণে এটিকে মহাকাশ, ইলেকট্রনিক্স এবং অপ্টোইলেকট্রনিক্স সহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে একটি অতি-পাতলা, হালকা, নমনীয় এবং কার্যকর ইএমআই শিল্ডিং উপাদান হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
এই নতুন উন্মুক্ত প্রবেশাধিকার জার্নালে পদার্থ বিজ্ঞানের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ও উত্তেজনাপূর্ণ অগ্রগতিগুলো পড়ুন।
বিশ্বমানের গবেষণা ও উদ্ভাবনকে সর্বাধিক সংখ্যক দর্শকের কাছে পৌঁছে দেওয়ার আইওপি পাবলিশিং-এর লক্ষ্যের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ হলো ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড। এই ওয়েবসাইটটি ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড পোর্টফোলিওর একটি অংশ, যা বিশ্বব্যাপী বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায়ের জন্য অনলাইন, ডিজিটাল এবং মুদ্রিত তথ্য পরিষেবার একটি সংগ্রহ।
পোস্টের সময়: মে-০৭-২০২০