मार्च 28, 2024 (नानावरक न्यूज़) एक नई कंप्यूटर-आधारित पद्धति की बदौलत जटिल क्रिस्टलीय सामग्रियों की सतह के गुणों की गणना केवल भौतिकी के मूलभूत नियमों का उपयोग करके विश्वसनीय और स्वचालित रूप से की जा सकती है। यह विधि फोटोवोल्टिक्स, बैटरी या डेटा ट्रांसमिशन जैसी महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियों के लिए नई सामग्रियों की खोज को गति दे सकती है। फोटोवोल्टिक्स, बैटरी और डेटा ट्रांसमिशन जैसी प्रमुख प्रौद्योगिकियों के लिए नई सामग्रियों की खोज में कंप्यूटर-सहायता प्राप्त विधियां भी तेजी से शक्तिशाली होती जा रही हैं। यूनिवर्सिटी ऑफ ओल्डेनबर्ग के इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स के प्रोफेसर डॉ. कैटरिना कोच्ची और होल्गर-डिट्रिच सैनिक ने अब भौतिकी के स्थापित नियमों (पहले सिद्धांतों) के स्तर पर सीधे शुरू करके क्रिस्टलीय सामग्रियों की सतह के गुणों की गणना करने के लिए एक उच्च-थ्रूपुट स्वचालित विधि विकसित की है। जर्नल में प्रकाशित एक लेख में एनपीजे कम्प्यूटेशनल सामग्री ("सतह पहलुओं का स्वचालित विश्लेषण: सीज़ियम टेलुराइड का उदाहरण"), वे रिपोर्ट करते हैं कि इससे ऊर्जा क्षेत्र जैसे प्रमुख क्षेत्रों में अनुप्रयोगों के लिए प्रासंगिक सामग्रियों की खोज में तेजी आ सकती है। वे इस प्रक्रिया को और तेज़ करने के लिए इस पद्धति को कृत्रिम बुद्धिमत्ता और मशीन लर्निंग तकनीकों के साथ संयोजित करने की भी योजना बना रहे हैं।
क्रिस्टल की संरचना के बारे में थोड़ी सी बुनियादी जानकारी के आधार पर, ओल्डेनबर्ग शोधकर्ताओं का कार्यक्रम जटिल नई सामग्रियों के गुणों की गणना करता है। (छवि: ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय / ईएसटी समूह) दो भौतिक विज्ञानी बताते हैं कि अब तक इसी तरह के तरीकों ने सतहों के बजाय थोक सामग्रियों पर ध्यान केंद्रित किया है। ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय में सैद्धांतिक ठोस राज्य भौतिकी अनुसंधान समूह के प्रमुख कोच्चि कहते हैं, "ऊर्जा रूपांतरण, उत्पादन और भंडारण के लिए सभी प्रासंगिक प्रक्रियाएं सतहों पर होती हैं।" हालाँकि, सतहों के भौतिक गुणों की गणना करना पूर्ण क्रिस्टल की तुलना में कहीं अधिक चुनौतीपूर्ण है क्योंकि सतह के पहलुओं में अक्सर क्रिस्टल संरचना में दोष या क्रिस्टल की असमान वृद्धि जैसे कारकों के कारण एक जटिल संरचना होती है, वह बताती हैं। यह जटिलता सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में शोधकर्ताओं के लिए समस्याएँ खड़ी करती है: "प्रयोगों में नमूनों के गुणों को स्पष्ट रूप से निर्धारित करना अक्सर संभव नहीं होता है," कोच्चि कहते हैं। इसने कोच्चि और उनके सहयोगी सास्निक को नए यौगिकों की विशेषताओं की उच्च गुणवत्ता वाली जांच के लिए एक स्वचालित प्रक्रिया विकसित करने के लिए प्रेरित किया। उनके काम के परिणाम को लक्ष्य2dat कंप्यूटर प्रोग्राम में शामिल किया गया था, जिसके लिए इनपुट के रूप में केवल एक यौगिक की रासायनिक संरचना की आवश्यकता होती है। क्रिस्टल की संरचना के बारे में जानकारी मौजूदा डेटाबेस से निकाली गई है। सॉफ़्टवेयर तब उन स्थितियों की गणना करता है जिनके तहत सामग्री की सतह रासायनिक रूप से स्थिर है। दूसरे चरण में यह प्रमुख गुणों को निर्धारित करता है, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनों को चालन अवस्था में उत्तेजित करने या सतह से खुद को अलग करने के लिए आवश्यक ऊर्जा। उदाहरण के लिए, यह पैरामीटर उन सामग्रियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जो सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं। “हम अपनी गणना में कोई धारणा नहीं बनाते हैं; हम केवल क्वांटम यांत्रिकी के मूलभूत समीकरणों का उपयोग करते हैं, यही कारण है कि हमारे परिणाम बहुत विश्वसनीय हैं," कोच्चि बताते हैं। दोनों वैज्ञानिकों ने सेमीकंडक्टर सीज़ियम टेलुराइड का उपयोग करके विधि की प्रयोज्यता का प्रदर्शन किया। इस सामग्री के क्रिस्टल, जिसका उपयोग कण त्वरक में इलेक्ट्रॉन स्रोत के रूप में किया जाता है, चार अलग-अलग रूपों में हो सकते हैं। सैनिक कहते हैं, "सामग्री के नमूनों की संरचना और गुणवत्ता को प्रयोगों में नियंत्रित करना मुश्किल है।" फिर भी, ओल्डेनबर्ग शोधकर्ता सीज़ियम टेलुराइड क्रिस्टल के विभिन्न विन्यासों के भौतिक गुणों का विस्तृत विश्लेषण करने में सक्षम थे। कोच्चि और सैस्निक ने सॉफ्टवेयर को सार्वजनिक रूप से सुलभ प्रोग्राम लाइब्रेरी में एम्बेड किया है ताकि अन्य शोधकर्ता भी इसका उपयोग कर सकें और प्रक्रिया में सुधार कर सकें। कोच्चि कहते हैं, "ऊर्जा क्षेत्र में सभी प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए नई सामग्रियों और विशेष रूप से भौतिक और संरचनात्मक रूप से जटिल ठोस पदार्थों की खोज के लिए एक उपकरण के रूप में हमारी पद्धति में काफी संभावनाएं हैं।"
क्रिस्टल की संरचना के बारे में थोड़ी सी बुनियादी जानकारी के आधार पर, ओल्डेनबर्ग शोधकर्ताओं का कार्यक्रम जटिल नई सामग्रियों के गुणों की गणना करता है। (छवि: ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय / ईएसटी समूह) दो भौतिक विज्ञानी बताते हैं कि अब तक इसी तरह के तरीकों ने सतहों के बजाय थोक सामग्रियों पर ध्यान केंद्रित किया है। ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय में सैद्धांतिक ठोस राज्य भौतिकी अनुसंधान समूह के प्रमुख कोच्चि कहते हैं, "ऊर्जा रूपांतरण, उत्पादन और भंडारण के लिए सभी प्रासंगिक प्रक्रियाएं सतहों पर होती हैं।" हालाँकि, सतहों के भौतिक गुणों की गणना करना पूर्ण क्रिस्टल की तुलना में कहीं अधिक चुनौतीपूर्ण है क्योंकि सतह के पहलुओं में अक्सर क्रिस्टल संरचना में दोष या क्रिस्टल की असमान वृद्धि जैसे कारकों के कारण एक जटिल संरचना होती है, वह बताती हैं। यह जटिलता सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में शोधकर्ताओं के लिए समस्याएँ खड़ी करती है: "प्रयोगों में नमूनों के गुणों को स्पष्ट रूप से निर्धारित करना अक्सर संभव नहीं होता है," कोच्चि कहते हैं। इसने कोच्चि और उनके सहयोगी सास्निक को नए यौगिकों की विशेषताओं की उच्च गुणवत्ता वाली जांच के लिए एक स्वचालित प्रक्रिया विकसित करने के लिए प्रेरित किया। उनके काम के परिणाम को लक्ष्य2dat कंप्यूटर प्रोग्राम में शामिल किया गया था, जिसके लिए इनपुट के रूप में केवल एक यौगिक की रासायनिक संरचना की आवश्यकता होती है। क्रिस्टल की संरचना के बारे में जानकारी मौजूदा डेटाबेस से निकाली गई है। सॉफ़्टवेयर तब उन स्थितियों की गणना करता है जिनके तहत सामग्री की सतह रासायनिक रूप से स्थिर है। दूसरे चरण में यह प्रमुख गुणों को निर्धारित करता है, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनों को चालन अवस्था में उत्तेजित करने या सतह से खुद को अलग करने के लिए आवश्यक ऊर्जा। उदाहरण के लिए, यह पैरामीटर उन सामग्रियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जो सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं। “हम अपनी गणना में कोई धारणा नहीं बनाते हैं; हम केवल क्वांटम यांत्रिकी के मूलभूत समीकरणों का उपयोग करते हैं, यही कारण है कि हमारे परिणाम बहुत विश्वसनीय हैं," कोच्चि बताते हैं। दोनों वैज्ञानिकों ने सेमीकंडक्टर सीज़ियम टेलुराइड का उपयोग करके विधि की प्रयोज्यता का प्रदर्शन किया। इस सामग्री के क्रिस्टल, जिसका उपयोग कण त्वरक में इलेक्ट्रॉन स्रोत के रूप में किया जाता है, चार अलग-अलग रूपों में हो सकते हैं। सैनिक कहते हैं, "सामग्री के नमूनों की संरचना और गुणवत्ता को प्रयोगों में नियंत्रित करना मुश्किल है।" फिर भी, ओल्डेनबर्ग शोधकर्ता सीज़ियम टेलुराइड क्रिस्टल के विभिन्न विन्यासों के भौतिक गुणों का विस्तृत विश्लेषण करने में सक्षम थे। कोच्चि और सैस्निक ने सॉफ्टवेयर को सार्वजनिक रूप से सुलभ प्रोग्राम लाइब्रेरी में एम्बेड किया है ताकि अन्य शोधकर्ता भी इसका उपयोग कर सकें और प्रक्रिया में सुधार कर सकें। कोच्चि कहते हैं, "ऊर्जा क्षेत्र में सभी प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए नई सामग्रियों और विशेष रूप से भौतिक और संरचनात्मक रूप से जटिल ठोस पदार्थों की खोज के लिए एक उपकरण के रूप में हमारी पद्धति में काफी संभावनाएं हैं।"
- एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
- प्लेटोडेटा.नेटवर्क वर्टिकल जेनरेटिव एआई। स्वयं को शक्तिवान बनाएं। यहां पहुंचें।
- प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
- प्लेटोईएसजी. कार्बन, क्लीनटेक, ऊर्जा, पर्यावरण, सौर, कचरा प्रबंधन। यहां पहुंचें।
- प्लेटोहेल्थ। बायोटेक और क्लिनिकल परीक्षण इंटेलिजेंस। यहां पहुंचें।
- स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64945.php
