(नानावरक न्यूज़) कंप्यूटिंग मेमोरी की अगली पीढ़ी को लाने के लिए वैज्ञानिक और इंजीनियर हेफ़नियम ऑक्साइड या हेफ़निया नामक एक मायावी फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री का लाभ उठाने के लिए पिछले एक दशक से जोर दे रहे हैं। रोचेस्टर विश्वविद्यालय के शोभित सिंह सहित शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक प्रकाशित किया नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही अध्ययन (“थोक एचएफओ का संरचनात्मक चरण शुद्धिकरण2:Y प्रेशर साइकलिंग के माध्यम से") विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए थोक फेरोइलेक्ट्रिक और एंटीफेरोइलेक्ट्रिक हफ़्निया उपलब्ध कराने की दिशा में प्रगति की रूपरेखा। एक विशिष्ट क्रिस्टल चरण में, हाफ़निया फेरोइलेक्ट्रिक गुणों को प्रदर्शित करता है - अर्थात, विद्युत ध्रुवीकरण जिसे बाहरी विद्युत क्षेत्र को लागू करके एक दिशा या किसी अन्य में बदला जा सकता है। इस सुविधा का उपयोग डेटा भंडारण प्रौद्योगिकी में किया जा सकता है। जब कंप्यूटिंग में उपयोग किया जाता है, तो फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरी में गैर-अस्थिरता का लाभ होता है, जिसका अर्थ है कि यह बंद होने पर भी अपने मूल्यों को बरकरार रखता है, जो आज उपयोग की जाने वाली अधिकांश प्रकार की मेमोरी पर कई फायदों में से एक है।
एक विशिष्ट क्रिस्टल चरण में, हेफ़नियम ऑक्साइड, या हेफ़निया, फेरोइलेक्ट्रिक गुणों को प्रदर्शित करता है जिसका वैज्ञानिक वर्षों से लाभ उठाने की कोशिश कर रहे हैं। रोचेस्टर विश्वविद्यालय के सिद्धांतकारों ने उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग सहित विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए बल्क फेरोइलेक्ट्रिक और एंटीफेरोइलेक्ट्रिक हफ़्निया को उपलब्ध कराने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाने में मदद की। (छवि: रोचेस्टर विश्वविद्यालय का चित्रण / माइकल ओसाडसीव) मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में सहायक प्रोफेसर सिंह कहते हैं, "कंप्यूटर प्रौद्योगिकी में अपने व्यावहारिक अनुप्रयोगों के कारण, विशेष रूप से डेटा भंडारण के लिए हफ़निया एक बहुत ही रोमांचक सामग्री है।" “वर्तमान में, डेटा संग्रहीत करने के लिए हम मेमोरी के चुंबकीय रूपों का उपयोग करते हैं जो धीमे होते हैं, संचालित करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और बहुत कुशल नहीं होते हैं। मेमोरी के फेरोइलेक्ट्रिक रूप मजबूत, अल्ट्रा-फास्ट, उत्पादन में सस्ते और अधिक ऊर्जा-कुशल हैं। लेकिन सिंह, जो क्वांटम स्तर पर भौतिक गुणों की भविष्यवाणी करने के लिए सैद्धांतिक गणना करते हैं, कहते हैं कि थोक हफ़्निया अपनी जमीनी अवस्था में फेरोइलेक्ट्रिक नहीं है। कुछ समय पहले तक, वैज्ञानिक हफ़निया को उसकी मेटास्टेबल फेरोइलेक्ट्रिक अवस्था में तभी प्राप्त कर पाते थे, जब इसे नैनोमीटर मोटाई की एक पतली, दो-आयामी फिल्म के रूप में तनावित किया जाता था।
2021 में, सिंह रटगर्स विश्वविद्यालय में वैज्ञानिकों की एक टीम का हिस्सा थे, जिन्होंने सामग्री को येट्रियम के साथ मिश्रित करके और इसे तेजी से ठंडा करके हफ़्निया को उसके मेटास्टेबल फेरोइलेक्ट्रिक अवस्था में रहने दिया। फिर भी इस दृष्टिकोण में कुछ कमियाँ थीं। वे कहते हैं, "उस वांछित मेटास्टेबल चरण तक पहुंचने के लिए बहुत सारे येट्रियम की आवश्यकता होती है।" “तो, जबकि हमने वह हासिल कर लिया जिसके लिए हम जा रहे थे, उसी समय हम सामग्री की कई प्रमुख विशेषताओं में बाधा डाल रहे थे क्योंकि हम क्रिस्टल में बहुत सारी अशुद्धियाँ और विकार ला रहे थे। प्रश्न यह बन गया कि हम परिणामी सामग्री के गुणों को बेहतर बनाने के लिए यथासंभव कम येट्रियम के साथ उस मेटास्टेबल अवस्था तक कैसे पहुंच सकते हैं? नए अध्ययन में, सिंह ने गणना की कि महत्वपूर्ण दबाव लागू करके, कोई अपने मेटास्टेबल फेरोइलेक्ट्रिक और एंटीफेरोइलेक्ट्रिक रूपों में थोक हेफ़निया को स्थिर कर सकता है - ये दोनों अगली पीढ़ी के डेटा और ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियों में व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए दिलचस्प हैं। टेनेसी विश्वविद्यालय, नॉक्सविले में प्रोफेसर जेनिस मुसफेल्ट के नेतृत्व में एक टीम ने उच्च दबाव प्रयोगों को अंजाम दिया और प्रदर्शित किया कि, अनुमानित दबाव पर, सामग्री मेटास्टेबल चरण में परिवर्तित हो गई और दबाव हटाए जाने पर भी वहीं बनी रही।
मुसफेल्ट कहते हैं, "यह प्रयोगात्मक-सैद्धांतिक सहयोग का एक उत्कृष्ट उदाहरण है"।
नए दृष्टिकोण में स्टेबलाइज़र के रूप में केवल आधे यट्रियम की आवश्यकता होती है, जिससे विकसित हाफ़निया क्रिस्टल की गुणवत्ता और शुद्धता में काफी सुधार होता है। अब, सिंह का कहना है कि वह और अन्य वैज्ञानिक कम से कम येट्रियम का उपयोग करने पर जोर देंगे, जब तक कि वे व्यापक उपयोग के लिए थोक में फेरोइलेक्ट्रिक हफ़्निया का उत्पादन करने का कोई तरीका नहीं ढूंढ लेते।
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- स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64475.php
