মাত্র এক পরমাণু পুরু হওয়া সত্ত্বেও গ্রাফিন তার অবিশ্বাস্য শক্তির জন্য ইতিমধ্যেই পরিচিত। তাহলে একে আরও শক্তিশালী করা যায় কীভাবে? অবশ্যই, একে হীরার পাতে পরিণত করার মাধ্যমে। দক্ষিণ কোরিয়ার গবেষকরা এখন উচ্চ চাপ ব্যবহার না করেই গ্রাফিনকে সবচেয়ে পাতলা হীরার ফিল্মে রূপান্তর করার একটি নতুন পদ্ধতি উদ্ভাবন করেছেন।
গ্রাফিন, গ্রাফাইট এবং হীরা সবই একই উপাদান—কার্বন—দিয়ে তৈরি, কিন্তু এই পদার্থগুলোর মধ্যে পার্থক্য হলো কার্বন পরমাণুগুলো কীভাবে সজ্জিত এবং একে অপরের সাথে সংযুক্ত থাকে। গ্রাফিন হলো কার্বনের একটি স্তর যা মাত্র একটি পরমাণু পুরু এবং এর পরমাণুগুলোর মধ্যে অনুভূমিকভাবে শক্তিশালী বন্ধন থাকে। গ্রাফাইট একটির উপর আরেকটি গ্রাফিনের স্তর সাজিয়ে তৈরি হয়, যেখানে প্রতিটি স্তরের মধ্যে শক্তিশালী বন্ধন থাকলেও বিভিন্ন স্তরের মধ্যে দুর্বল বন্ধন থাকে। আর হীরার ক্ষেত্রে, কার্বন পরমাণুগুলো ত্রিমাত্রিকভাবে অনেক বেশি দৃঢ়ভাবে সংযুক্ত থাকে, যা একটি অবিশ্বাস্যরকম কঠিন পদার্থ তৈরি করে।
যখন গ্রাফিনের স্তরগুলির মধ্যেকার বন্ধন শক্তিশালী করা হয়, তখন এটি ডায়ামেন নামে পরিচিত হীরার একটি দ্বি-মাত্রিক রূপে পরিণত হতে পারে। সমস্যা হলো, এটি করা সাধারণত সহজ নয়। একটি পদ্ধতিতে অত্যন্ত উচ্চ চাপের প্রয়োজন হয়, এবং সেই চাপ সরিয়ে নেওয়ার সাথে সাথেই পদার্থটি আবার গ্রাফিনে রূপান্তরিত হয়। অন্যান্য গবেষণায় গ্রাফিনের সাথে হাইড্রোজেন পরমাণু যোগ করা হয়েছে, কিন্তু তাতে বন্ধন নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন হয়ে পড়ে।
নতুন এই গবেষণার জন্য, ইনস্টিটিউট ফর বেসিক সায়েন্স (আইবিএস) এবং উলসান ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (ইউএনআইএসটি)-এর গবেষকরা হাইড্রোজেনের পরিবর্তে ফ্লোরিন ব্যবহার করেছেন। ধারণাটি হলো, দ্বিস্তর গ্রাফিনকে ফ্লোরিনের সংস্পর্শে আনলে এটি দুটি স্তরকে আরও কাছাকাছি নিয়ে আসে, যার ফলে তাদের মধ্যে আরও শক্তিশালী বন্ধন তৈরি হয়।
দলটি তামা ও নিকেল দিয়ে তৈরি একটি সাবস্ট্রেটের উপর কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (CVD) নামক পরীক্ষিত ও নির্ভরযোগ্য পদ্ধতি ব্যবহার করে দ্বিস্তর গ্রাফিন তৈরি করার মাধ্যমে কাজ শুরু করে। এরপর, তারা গ্রাফিনটিকে জেনন ডাইফ্লুরাইডের বাষ্পের সংস্পর্শে আনে। এই মিশ্রণে থাকা ফ্লুরিন কার্বন পরমাণুর সাথে লেগে যায়, যা গ্রাফিন স্তরগুলোর মধ্যকার বন্ধনকে শক্তিশালী করে এবং ফ্লুরিনেটেড ডায়মন্ডের একটি অতি-পাতলা স্তর তৈরি করে, যা এফ-ডায়ামেন নামে পরিচিত।
নতুন প্রক্রিয়াটি অন্যগুলোর চেয়ে অনেক বেশি সরল, ফলে এর উৎপাদন বাড়ানো তুলনামূলকভাবে সহজ হবে। হীরার অতি-পাতলা পাত দিয়ে আরও শক্তিশালী, ছোট এবং নমনীয় ইলেকট্রনিক উপাদান তৈরি করা যেতে পারে, বিশেষ করে একটি ওয়াইড-গ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর হিসেবে।
“এই সহজ ফ্লুরিনেশন পদ্ধতিটি প্লাজমা বা কোনো গ্যাস সক্রিয়করণ কৌশল ব্যবহার না করেই প্রায় কক্ষ তাপমাত্রায় এবং কম চাপে কাজ করে, ফলে ত্রুটি তৈরির সম্ভাবনা কমে যায়,” বলেন গবেষণাটির প্রথম লেখক পাভেল ভি. বাখারেভ।
পোস্টের সময়: ২৪ এপ্রিল, ২০২০