விரைவாக வளர்க்கப்பட்ட கிராஃபைட் படலம் மின்காந்த கதிர்வீச்சைத் தடுக்கிறது.

Physics World-இல் பதிவு செய்ததற்கு நன்றி. உங்கள் விவரங்களை எப்போது வேண்டுமானாலும் மாற்ற விரும்பினால், தயவுசெய்து 'எனது கணக்கு' (My account) பக்கத்திற்குச் செல்லவும்.

கிராஃபைட் படலங்கள் மின்னணு சாதனங்களை மின்காந்த (EM) கதிர்வீச்சிலிருந்து பாதுகாக்க முடியும், ஆனால் அவற்றை உற்பத்தி செய்வதற்கான தற்போதைய நுட்பங்களுக்கு பல மணிநேரம் ஆவதோடு, சுமார் 3000 °C செயலாக்க வெப்பநிலையும் தேவைப்படுகிறது. சீன அறிவியல் அகாடமியின் ஷென்யாங் தேசியப் பொருள் அறிவியல் ஆய்வகத்தைச் சேர்ந்த ஒரு ஆய்வுக் குழு, சூடான நிக்கல் தகட்டுப் பட்டைகளை எத்தனாலில் குளிர்விப்பதன் மூலம், வெறும் சில நொடிகளில் உயர்தர கிராஃபைட் படலங்களை உருவாக்கும் ஒரு மாற்று வழியை இப்போது நிரூபித்துள்ளது. இந்தப் படலங்களின் வளர்ச்சி விகிதம், தற்போதுள்ள முறைகளை விட இரண்டு மடங்குக்கும் அதிகமாக உள்ளது. மேலும், இந்தப் படலங்களின் மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் இயந்திர வலிமை ஆகியவை, வேதி ஆவிப் படிவு (CVD) முறையைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்ட படலங்களுக்கு இணையாக உள்ளன.

அனைத்து மின்னணு சாதனங்களும் சிறிதளவு மின்காந்தக் கதிர்வீச்சை உருவாக்குகின்றன. சாதனங்கள் மேலும் மேலும் சிறியதாகி, மிக அதிக அதிர்வெண்களில் இயங்குவதால், மின்காந்தக் குறுக்கீட்டிற்கான (EMI) சாத்தியம் அதிகரிக்கிறது. இது சாதனத்தின் செயல்திறனையும், அருகிலுள்ள மின்னணு அமைப்புகளின் செயல்திறனையும் பாதகமாகப் பாதிக்கக்கூடும்.

வான் டெர் வால்ஸ் விசைகளால் ஒன்றாகப் பிணைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் அடுக்குகளால் உருவாக்கப்பட்ட கார்பனின் ஒரு புறவேற்று வடிவமான கிராஃபைட், மின்காந்தக் குறுக்கீட்டிற்கு (EMI) எதிராக ஒரு சிறந்த கவசமாகச் செயல்படக்கூடிய பல குறிப்பிடத்தக்க மின்சார, வெப்ப மற்றும் இயந்திரவியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், அதிக மின் கடத்துத்திறனைக் கொண்டிருப்பதற்கு அது மிகவும் மெல்லிய படல வடிவில் இருக்க வேண்டும். நடைமுறை மின்காந்தக் குறுக்கீட்டுப் பயன்பாடுகளுக்கு இந்த மின் கடத்துத்திறன் முக்கியமானது, ஏனெனில், தனக்குள் இருக்கும் மின்னூட்டக் கடத்திகளுடன் மின்காந்த அலைகள் இடைவினை புரியும்போது, ​​அந்தப் பொருளால் அவற்றை எதிரொலிக்கவும் உள்வாங்கவும் முடியும் என்பதே இதன் பொருள்.

தற்போது, ​​கிராஃபைட் படலத்தை உருவாக்குவதற்கான முக்கிய வழிகள், அரோமேட்டிக் பாலிமர்களை உயர்-வெப்பநிலையில் வெப்பச்சிதைவுக்கு உட்படுத்துவது அல்லது கிராஃபீன் (GO) ஆக்சைடு அல்லது கிராஃபீன் நானோ தாள்களை அடுக்கு அடுக்காக அடுக்கி வைப்பது ஆகும். இந்த இரண்டு செயல்முறைகளுக்கும் சுமார் 3000 °C உயர் வெப்பநிலையும், ஒரு மணி நேர செயலாக்க நேரமும் தேவைப்படுகின்றன. CVD முறையில், தேவைப்படும் வெப்பநிலை குறைவாக (700 முதல் 1300 °C வரை) இருந்தாலும், வெற்றிடத்தில் கூட நானோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட படலங்களை உருவாக்க சில மணிநேரங்கள் ஆகும்.

வென்காய் ரென் தலைமையிலான ஒரு குழு, ஆர்கான் வாயுச் சூழலில் நிக்கல் தகட்டை 1200 °C வெப்பநிலைக்குச் சூடுபடுத்தி, பின்னர் அந்தத் தகட்டை 0 °C வெப்பநிலையில் உள்ள எத்தனாலில் வேகமாக மூழ்கடிப்பதன் மூலம், சில நொடிகளுக்குள் பல பத்து நானோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட உயர்தர கிராஃபைட் படலத்தை உருவாக்கியுள்ளது. எத்தனாலின் சிதைவினால் உருவாகும் கார்பன் அணுக்கள், அந்த உலோகத்தின் அதிக கார்பன் கரைதிறன் (1200 °C-ல் 0.4 எடை%) காரணமாக நிக்கலில் பரவி கரைகின்றன. குறைந்த வெப்பநிலையில் இந்த கார்பன் கரைதிறன் பெருமளவில் குறைவதால், பின்னர் திடீரெனக் குளிர்விக்கும்போது கார்பன் அணுக்கள் நிக்கல் பரப்பிலிருந்து பிரிந்து வீழ்படிவாகி, ஒரு தடிமனான கிராஃபைட் படலத்தை உருவாக்குகின்றன. நிக்கலின் சிறந்த வினையூக்கச் செயல்பாடு, அதிக படிகத்தன்மை கொண்ட கிராஃபைட் உருவாவதற்கும் உதவுகிறது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.

உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட ஊடுருவல் நுண்ணோக்கி, எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புச்சிதறல் மற்றும் ராமன் நிறமாலையியல் ஆகியவற்றின் கலவையைப் பயன்படுத்தி, ரென் மற்றும் அவரது சகாக்கள் தாங்கள் உருவாக்கிய கிராஃபைட், பரந்த பகுதிகளில் அதிக படிகத்தன்மையுடனும், நன்கு அடுக்கப்பட்டும், கண்ணுக்குத் தெரியும் குறைபாடுகள் ஏதுமின்றியும் இருப்பதைக் கண்டறிந்தனர். அந்தப் படலத்தின் எலக்ட்ரான் கடத்துத்திறன் 2.6 x 10⁵ S/m வரை அதிகமாக இருந்தது; இது, CVD அல்லது உயர்-வெப்பநிலை நுட்பங்கள் மற்றும் GO/கிராஃபீன் படலங்களை அழுத்துவதன் மூலம் வளர்க்கப்படும் படலங்களைப் போன்றே இருந்தது.

அந்தப் பொருள் மின்காந்தக் கதிர்வீச்சை (EM radiation) எவ்வளவு சிறப்பாகத் தடுக்கிறது என்பதைச் சோதிக்க, அந்தக் குழு 600 மிமீ² பரப்பளவு கொண்ட படலங்களை பாலிஎதிலீன் டெரிப்தாலேட் (PET) கொண்டு செய்யப்பட்ட அடி மூலக்கூறுகளின் மீது பதித்தது. பின்னர் அவர்கள், 8.2 மற்றும் 12.4 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் (GHz) இடையே உள்ள எக்ஸ்-பேண்ட் (X-band) அதிர்வெண் வரம்பில் அந்தப் படலத்தின் மின்காந்தத் தடுப்புத் திறனை (EMI shielding effectiveness - SE) அளந்தனர். சுமார் 77 நானோமீட்டர் (nm) தடிமன் கொண்ட ஒரு படலத்திற்கு, 14.92 டெசிபெல் (dB) க்கும் அதிகமான மின்காந்தத் தடுப்புத் திறன் இருப்பதைக் கண்டறிந்தனர். அவர்கள் மேலும் பல படலங்களை ஒன்றாக அடுக்கியபோது, ​​இந்த மதிப்பு முழு எக்ஸ்-பேண்டிலும் 20 டெசிபெல் (dB) க்கும் அதிகமாக (வணிகப் பயன்பாடுகளுக்குத் தேவையான குறைந்தபட்ச மதிப்பு) அதிகரித்தது. உண்மையில், அடுக்கப்பட்ட ஐந்து கிராஃபைட் படலங்களைக் கொண்ட ஒரு படலம் (மொத்தத்தில் சுமார் 385 நானோமீட்டர் தடிமன் கொண்டது) சுமார் 28 டெசிபெல் (dB) மின்காந்தத் தடுப்புத் திறனைக் கொண்டுள்ளது. இதன் பொருள், அந்தப் பொருளால் படும் கதிர்வீச்சில் 99.84%-ஐத் தடுக்க முடியும் என்பதாகும். ஒட்டுமொத்தமாக, அந்தக் குழு எக்ஸ்-பேண்ட் முழுவதும் 481,000 டெசிபெல்/செமீ²/கி என்ற மின்காந்தத் தடுப்புத் திறனை அளந்தது. இது, இதற்கு முன்னர் அறிவிக்கப்பட்ட அனைத்து செயற்கைப் பொருட்களையும் விடச் சிறந்த செயல்திறனைக் காட்டுகிறது.

தங்களுக்குத் தெரிந்தவரை, இதுவரை அறிவிக்கப்பட்ட மின்காந்த குறுக்கீட்டுத் தடுப்புப் பொருட்களிலேயே தங்களது கிராஃபைட் படலம்தான் மிகவும் மெல்லியதாகும் என்றும், வணிகப் பயன்பாடுகளுக்கான தேவையைப் பூர்த்தி செய்யக்கூடிய மின்காந்த குறுக்கீட்டுத் தடுப்புச் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது என்றும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர். அதன் இயந்திரவியல் பண்புகளும் சாதகமாக உள்ளன. பாலிகார்பனேட் தாங்கியில் வைக்கப்பட்ட பொருளின் இழுவிசை-இழுவிசை வளைவுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட, இப்பொருளின் முறிவு வலிமையானது ஏறக்குறைய 110 MPa ஆகும். இது மற்ற முறைகளில் வளர்க்கப்பட்ட கிராஃபைட் படலங்களின் வலிமையை விட அதிகமாகும். இந்தப் படலம் நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டது. மேலும், 5 மிமீ வளைவு ஆரத்துடன் 1000 முறை வளைக்கும்போது அதன் மின்காந்த குறுக்கீட்டுத் தடுப்புப் பண்புகளை இழக்காது. இது 550 °C வரை வெப்ப நிலைத்தன்மையுடனும் உள்ளது. இந்த மற்றும் பிற பண்புகள் காரணமாக, விண்வெளி, மின்னணுவியல் மற்றும் ஒளியியல் மின்னணுவியல் உள்ளிட்ட பல துறைகளில், இதை மிக மெல்லிய, எடை குறைந்த, நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்ட மற்றும் திறமையான மின்காந்த குறுக்கீட்டுத் தடுப்புப் பொருளாகப் பயன்படுத்த முடியும் என்று இந்தக் குழு நம்புகிறது.

பொருளியல் அறிவியலில் ஏற்பட்டுள்ள மிக முக்கியமான மற்றும் ஆர்வமூட்டும் முன்னேற்றங்களை இந்தப் புதிய திறந்த அணுகல் இதழில் படியுங்கள்.

உலகத் தரம் வாய்ந்த ஆராய்ச்சி மற்றும் புத்தாக்கத்தை மிகப் பரந்த பார்வையாளர்களுக்குத் தெரிவிக்கும் IOP பதிப்பகத்தின் நோக்கத்தின் ஒரு முக்கிய அங்கமாக 'பிசிக்ஸ் வேர்ல்ட்' விளங்குகிறது. இந்த இணையதளம், உலகளாவிய அறிவியல் சமூகத்திற்கான இணையவழி, டிஜிட்டல் மற்றும் அச்சுத் தகவல் சேவைகளின் தொகுப்பான 'பிசிக்ஸ் வேர்ல்ட்' தொகுப்பின் ஒரு பகுதியாக அமைகிறது.