مارچ 29، 2024 (نانوورک اسپاٹ لائٹ) گرافیندو جہتی شہد کے چھتے کی جالی میں ترتیب دیے گئے کاربن ایٹموں کی ایک تہہ نے اپنی غیر معمولی خصوصیات کی وجہ سے اپنی دریافت کے بعد سے محققین کو مسحور کر رکھا ہے۔ تاہم، گرافین کی مکمل صلاحیت کو محسوس کرنے کے راستے میں بڑی، اعلیٰ معیار کی گرافین فلموں کو لاگت سے موثر اور توسیع پذیر انداز میں تیار کرنے سے وابستہ چیلنجوں کی وجہ سے رکاوٹ بنی ہے۔ گزشتہ دہائی کے دوران، کیمیائی بخار جمع (CVD) اعلیٰ معیار کی، مسلسل گرافین فلموں کو بڑھانے کے لیے بنیادی طریقہ کے طور پر ابھرا ہے۔ قابل ذکر پیشرفت کے باوجود، جیسے فٹ لمبی سنگل کرسٹل گرافین فلموں کی ترکیب اور صرف 4 منٹ میں 10 انچ سنگل کرسٹل گرافین ویفرز کی تیاری، CVD طریقہ کار کو اب بھی پیچیدہ کی وجہ سے کارکردگی اور یکسانیت کے لحاظ سے محدودیت کا سامنا ہے۔ ترکیب کی شرائط کی ضرورت ہے. بڑے رقبے پر بڑھتے ہوئے، یکساں گرافین فلمیں ایک اہم چیلنج بنی ہوئی ہیں، خاص طور پر جب صنعتی پیمانے پر پیداوار کے مطالبات کو پورا کرنے کی بات ہو۔ ایک حالیہ پیش رفت میں، بیجنگ، چین میں نیشنل سینٹر فار نینو سائنس اینڈ ٹیکنالوجی میں CAS کلیدی لیبارٹری برائے حیاتیاتی اثرات اور نینو سیفٹی کے محققین کی ایک ٹیم نے گرافین کی افزائش کے لیے ایک نیا طریقہ تیار کیا ہے جو اس سے وابستہ بہت سی حدود کو دور کرتا ہے۔ روایتی CVD تکنیک. ان کا سکیننگ الیکٹرو میگنیٹک انڈکشن (SEMI) بجھانے کا طریقہ ویکیوم چیمبر یا کیٹالسٹ کی ضرورت کے بغیر کھلی ہوا میں بڑے سائز کے، یکساں گرافین شیشے کی انتہائی تیز ترکیب کو قابل بناتا ہے۔ یہ تحقیق میں شائع ہوئی ہے۔ جدید فنکشنل مواد۔ ("برقی مقناطیسی انڈکشن بجھانے کے طریقے کو اسکین کرکے ہوا میں بڑے سائز کے یکساں گرافین گلاس کی انتہائی موثر نمو").
SEMI طریقہ کار کا تعارف اور اس طرح تیار کردہ بڑے سائز کے یکساں گرافین گلاس۔a) گھر میں بنائے گئے تجرباتی نظام کی مثال؛ ب) SEMI طریقہ کے ذریعہ گرافین کی تشکیل کے طریقہ کار کا اسکیمیٹک خاکہ؛ c) 400 ملی میٹر × 400 ملی میٹر گرافین شیشے کی تصویر۔ d) گرافین فلم کے مختلف علاقوں میں جمع کردہ نمائندہ رمن سپیکٹرا؛ e) گرافین فلم کی ہائی ریزولوشن TEM (HR-TEM) تصویر Cu گرڈ پر منتقل کی گئی ہے۔ f) 60 ملی میٹر × 50 ملی میٹر ایریا پر سطحی مزاحمتی قدر کی تقسیم (100 پوائنٹس سے جمع)؛ g،h) کنفوکل SEM-Raman نتائج؛ g) SEM امیج، اور انسیٹ HR-SEM امیج ہے۔ h) جی چوٹی کی شدت کی رامن میپنگ۔ i) گرافین پیٹرن کی تصویر؛ j) گرافین گلاس فائبر کی ساخت کی تصویر؛ k) گرافین گلاس فائبر کی ساخت کی SEM تصویر، اور انسیٹ مسلسل فلموں کے ساتھ لیپت ایک فائبر کی سطح کی SEM تصویر ہے۔ (Wile-VCH Verlag کی اجازت کے ساتھ دوبارہ پرنٹ کیا گیا) SEMI طریقہ گریفائٹ پلیٹ کو تیزی سے گرم کرنے کے لیے ایک برقی مقناطیسی انڈکشن آلے کا استعمال کرتے ہوئے کام کرتا ہے، جو پولی ڈوپامین (PDA) کی پتلی پرت کے ساتھ لیپت شیشے کے سبسٹریٹ کے ساتھ قریبی رابطے میں ہے۔ جیسے ہی انڈکشن کنڈلی سبسٹریٹ کے اوپر حرکت کرتی ہے، شیشہ فوری طور پر گرم ہو جاتا ہے، اور کنڈلی کے راستے پر سطح پر ایک مسلسل گرافین فلم بنتی ہے۔ یہ نقطہ نظر ویکیوم چیمبر کے ذریعہ عائد کردہ سائز کی حدود کے بغیر گرافین فلموں کی نشوونما کی اجازت دیتا ہے ، جس سے یہ CVD سے کہیں زیادہ قابل توسیع ہے۔ SEMI طریقہ استعمال کرتے ہوئے، محققین نے صرف 400 منٹ میں 400 mm × 2 mm گرافین گلاس تیار کیا، جو CVD تکنیکوں کے مقابلے میں ایک نمایاں بہتری ہے۔ نتیجے میں گرافین گلاس نے بہترین یکسانیت، فلم کی چپکنے والی اور مکمل کوریج کی نمائش کی، جس کی سطح 500 Ω مربع سے کم ہے-1، دوسرے طریقوں سے تیار کردہ گرافین سے کہیں کم۔ مزید برآں، گرافین گلاس نے شاندار تھرمل استحکام کا مظاہرہ کیا، 1000 °C تک درجہ حرارت پر مستحکم کارکردگی کو برقرار رکھتے ہوئے، انڈیم ٹن آکسائیڈ (ITO) اور پلاٹینم فلموں جیسے دیگر شفاف کوندکٹو مواد کے استحکام کو پیچھے چھوڑ دیا۔ SEMI طریقہ CVD پر کئی اہم فوائد پیش کرتا ہے، بشمول کھلی ہوا میں اعلی درجہ حرارت پر گرافین اگانے کی صلاحیت، ایک سکیننگ اپروچ جو یکساں حرارت اور ٹھنڈک کو یقینی بناتا ہے، اور لچکدار ذیلی جگہوں کے لیے رول ٹو رول پروسیسنگ کے ساتھ مطابقت۔ ویکیوم چیمبر اور اتپریرک کی ضرورت کو ختم کرکے، SEMI طریقہ کار پیداوار کے وقت اور لاگت کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے جبکہ عملی طور پر کسی بھی سائز کے سبسٹریٹس پر گرافین کی افزائش کو قابل بناتا ہے۔ گرافین شیشے کی ممکنہ ایپلی کیشنز وسیع، پھیلی ہوئی صنعتوں جیسے الیکٹرانکس، انرجی اسٹوریج، ایرو اسپیس اور میڈیسن ہیں۔ الیکٹرانکس میں، گرافین گلاس ٹچ اسکرینوں، لچکدار ڈسپلے، اور شمسی خلیوں کی پیداوار میں انقلاب برپا کر سکتا ہے، جو موجودہ مواد کے مقابلے میں اعلیٰ شفافیت، چالکتا، اور استحکام کی پیشکش کرتا ہے۔ توانائی کے شعبے میں، گرافین گلاس زیادہ موثر اور ہلکے وزن والی بیٹریوں کی ترقی کے قابل بنا سکتا ہے۔ سپرکاپیسیٹرز. ایرو اسپیس اور آٹوموٹو ایپلی کیشنز کے لیے، گرافین گلاس مضبوط، ہلکا، اور زیادہ تھرمل طور پر مستحکم اجزاء کی تخلیق کا باعث بن سکتا ہے۔ طب میں، گرافین گلاس کو جدید بائیو سینسرز، منشیات کی ترسیل کے نظام، اور یہاں تک کہ مصنوعی اعضاء تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جیسا کہ SEMI طریقہ کار میں تحقیق جاری ہے، اس عمل کی مزید اصلاح اور اسکیلنگ سے گرافین فلموں کی تیاری میں اور بھی زیادہ ترقی کی توقع ہے۔ کوارٹج، گلاس سیرامک، اور گلاس فائبر کی ساخت سمیت مختلف شیشے کے ذیلی ذخائر پر اس تکنیک کا کامیاب مظاہرہ، اس کی استعداد اور موجودہ مینوفیکچرنگ کے عمل کے ساتھ انضمام کی صلاحیت کو نمایاں کرتا ہے۔ تاہم، SEMI طریقہ کار کی صلاحیت کو مکمل طور پر محسوس کرنے میں چیلنجز باقی ہیں۔ پروسیس کے پیرامیٹرز کو بہتر بنانے کے لیے مزید تحقیق کی ضرورت ہے، جیسے کہ PDA پرت کی ساخت، درجہ حرارت، اور انڈکشن کوائل کی رفتار، بہترین ممکنہ گرافین کے معیار اور یکسانیت کو حاصل کرنے کے لیے۔ مزید برآں، جبکہ SEMI طریقہ انتہائی قابل توسیع ہے، بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے ضروری انفراسٹرکچر اور سپلائی چینز کو تیار کرنے کے لیے ابھی بھی کام کی ضرورت ہے۔ ان چیلنجوں کے باوجود، SEMI بجھانے کے طریقہ کار کی ترقی صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے بڑے ایریا، اعلیٰ معیار کی گرافین فلموں کی تیاری میں ایک اہم چھلانگ کی نمائندگی کرتی ہے۔ کھلی ہوا میں یکساں گرافین شیشے کی انتہائی تیز رفتار نشوونما کو قابل بنا کر، یہ اختراعی نقطہ نظر روایتی CVD طریقوں کی حدود پر قابو پاتا ہے اور گرافین پر مبنی آلات کی سرمایہ کاری مؤثر، بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے راہ ہموار کرتا ہے۔ آنے والے سالوں میں، جیسا کہ محققین اس اہم تکنیک کو بہتر اور بہتر بناتے رہتے ہیں، ہم گرافین پر مبنی ٹیکنالوجیز کے ایک نئے دور کو دیکھنے کی توقع کر سکتے ہیں جو اس مواد کی غیر معمولی خصوصیات کا فائدہ اٹھاتے ہوئے صنعتوں کی ایک وسیع رینج میں تبدیلی کی ایپلی کیشنز تخلیق کرتی ہے۔ SEMI طریقہ ہمیں گرافین کی مکمل صلاحیت کا ادراک کرنے کے ایک قدم قریب لاتا ہے۔
SEMI طریقہ کار کا تعارف اور اس طرح تیار کردہ بڑے سائز کے یکساں گرافین گلاس۔a) گھر میں بنائے گئے تجرباتی نظام کی مثال؛ ب) SEMI طریقہ کے ذریعہ گرافین کی تشکیل کے طریقہ کار کا اسکیمیٹک خاکہ؛ c) 400 ملی میٹر × 400 ملی میٹر گرافین شیشے کی تصویر۔ d) گرافین فلم کے مختلف علاقوں میں جمع کردہ نمائندہ رمن سپیکٹرا؛ e) گرافین فلم کی ہائی ریزولوشن TEM (HR-TEM) تصویر Cu گرڈ پر منتقل کی گئی ہے۔ f) 60 ملی میٹر × 50 ملی میٹر ایریا پر سطحی مزاحمتی قدر کی تقسیم (100 پوائنٹس سے جمع)؛ g،h) کنفوکل SEM-Raman نتائج؛ g) SEM امیج، اور انسیٹ HR-SEM امیج ہے۔ h) جی چوٹی کی شدت کی رامن میپنگ۔ i) گرافین پیٹرن کی تصویر؛ j) گرافین گلاس فائبر کی ساخت کی تصویر؛ k) گرافین گلاس فائبر کی ساخت کی SEM تصویر، اور انسیٹ مسلسل فلموں کے ساتھ لیپت ایک فائبر کی سطح کی SEM تصویر ہے۔ (Wile-VCH Verlag کی اجازت کے ساتھ دوبارہ پرنٹ کیا گیا) SEMI طریقہ گریفائٹ پلیٹ کو تیزی سے گرم کرنے کے لیے ایک برقی مقناطیسی انڈکشن آلے کا استعمال کرتے ہوئے کام کرتا ہے، جو پولی ڈوپامین (PDA) کی پتلی پرت کے ساتھ لیپت شیشے کے سبسٹریٹ کے ساتھ قریبی رابطے میں ہے۔ جیسے ہی انڈکشن کنڈلی سبسٹریٹ کے اوپر حرکت کرتی ہے، شیشہ فوری طور پر گرم ہو جاتا ہے، اور کنڈلی کے راستے پر سطح پر ایک مسلسل گرافین فلم بنتی ہے۔ یہ نقطہ نظر ویکیوم چیمبر کے ذریعہ عائد کردہ سائز کی حدود کے بغیر گرافین فلموں کی نشوونما کی اجازت دیتا ہے ، جس سے یہ CVD سے کہیں زیادہ قابل توسیع ہے۔ SEMI طریقہ استعمال کرتے ہوئے، محققین نے صرف 400 منٹ میں 400 mm × 2 mm گرافین گلاس تیار کیا، جو CVD تکنیکوں کے مقابلے میں ایک نمایاں بہتری ہے۔ نتیجے میں گرافین گلاس نے بہترین یکسانیت، فلم کی چپکنے والی اور مکمل کوریج کی نمائش کی، جس کی سطح 500 Ω مربع سے کم ہے-1، دوسرے طریقوں سے تیار کردہ گرافین سے کہیں کم۔ مزید برآں، گرافین گلاس نے شاندار تھرمل استحکام کا مظاہرہ کیا، 1000 °C تک درجہ حرارت پر مستحکم کارکردگی کو برقرار رکھتے ہوئے، انڈیم ٹن آکسائیڈ (ITO) اور پلاٹینم فلموں جیسے دیگر شفاف کوندکٹو مواد کے استحکام کو پیچھے چھوڑ دیا۔ SEMI طریقہ CVD پر کئی اہم فوائد پیش کرتا ہے، بشمول کھلی ہوا میں اعلی درجہ حرارت پر گرافین اگانے کی صلاحیت، ایک سکیننگ اپروچ جو یکساں حرارت اور ٹھنڈک کو یقینی بناتا ہے، اور لچکدار ذیلی جگہوں کے لیے رول ٹو رول پروسیسنگ کے ساتھ مطابقت۔ ویکیوم چیمبر اور اتپریرک کی ضرورت کو ختم کرکے، SEMI طریقہ کار پیداوار کے وقت اور لاگت کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے جبکہ عملی طور پر کسی بھی سائز کے سبسٹریٹس پر گرافین کی افزائش کو قابل بناتا ہے۔ گرافین شیشے کی ممکنہ ایپلی کیشنز وسیع، پھیلی ہوئی صنعتوں جیسے الیکٹرانکس، انرجی اسٹوریج، ایرو اسپیس اور میڈیسن ہیں۔ الیکٹرانکس میں، گرافین گلاس ٹچ اسکرینوں، لچکدار ڈسپلے، اور شمسی خلیوں کی پیداوار میں انقلاب برپا کر سکتا ہے، جو موجودہ مواد کے مقابلے میں اعلیٰ شفافیت، چالکتا، اور استحکام کی پیشکش کرتا ہے۔ توانائی کے شعبے میں، گرافین گلاس زیادہ موثر اور ہلکے وزن والی بیٹریوں کی ترقی کے قابل بنا سکتا ہے۔ سپرکاپیسیٹرز. ایرو اسپیس اور آٹوموٹو ایپلی کیشنز کے لیے، گرافین گلاس مضبوط، ہلکا، اور زیادہ تھرمل طور پر مستحکم اجزاء کی تخلیق کا باعث بن سکتا ہے۔ طب میں، گرافین گلاس کو جدید بائیو سینسرز، منشیات کی ترسیل کے نظام، اور یہاں تک کہ مصنوعی اعضاء تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جیسا کہ SEMI طریقہ کار میں تحقیق جاری ہے، اس عمل کی مزید اصلاح اور اسکیلنگ سے گرافین فلموں کی تیاری میں اور بھی زیادہ ترقی کی توقع ہے۔ کوارٹج، گلاس سیرامک، اور گلاس فائبر کی ساخت سمیت مختلف شیشے کے ذیلی ذخائر پر اس تکنیک کا کامیاب مظاہرہ، اس کی استعداد اور موجودہ مینوفیکچرنگ کے عمل کے ساتھ انضمام کی صلاحیت کو نمایاں کرتا ہے۔ تاہم، SEMI طریقہ کار کی صلاحیت کو مکمل طور پر محسوس کرنے میں چیلنجز باقی ہیں۔ پروسیس کے پیرامیٹرز کو بہتر بنانے کے لیے مزید تحقیق کی ضرورت ہے، جیسے کہ PDA پرت کی ساخت، درجہ حرارت، اور انڈکشن کوائل کی رفتار، بہترین ممکنہ گرافین کے معیار اور یکسانیت کو حاصل کرنے کے لیے۔ مزید برآں، جبکہ SEMI طریقہ انتہائی قابل توسیع ہے، بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے ضروری انفراسٹرکچر اور سپلائی چینز کو تیار کرنے کے لیے ابھی بھی کام کی ضرورت ہے۔ ان چیلنجوں کے باوجود، SEMI بجھانے کے طریقہ کار کی ترقی صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے بڑے ایریا، اعلیٰ معیار کی گرافین فلموں کی تیاری میں ایک اہم چھلانگ کی نمائندگی کرتی ہے۔ کھلی ہوا میں یکساں گرافین شیشے کی انتہائی تیز رفتار نشوونما کو قابل بنا کر، یہ اختراعی نقطہ نظر روایتی CVD طریقوں کی حدود پر قابو پاتا ہے اور گرافین پر مبنی آلات کی سرمایہ کاری مؤثر، بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے راہ ہموار کرتا ہے۔ آنے والے سالوں میں، جیسا کہ محققین اس اہم تکنیک کو بہتر اور بہتر بناتے رہتے ہیں، ہم گرافین پر مبنی ٹیکنالوجیز کے ایک نئے دور کو دیکھنے کی توقع کر سکتے ہیں جو اس مواد کی غیر معمولی خصوصیات کا فائدہ اٹھاتے ہوئے صنعتوں کی ایک وسیع رینج میں تبدیلی کی ایپلی کیشنز تخلیق کرتی ہے۔ SEMI طریقہ ہمیں گرافین کی مکمل صلاحیت کا ادراک کرنے کے ایک قدم قریب لاتا ہے۔
By
مائیکل
برجر
- مائیکل رائل سوسائٹی آف کیمسٹری کی تین کتابوں کے مصنف ہیں:
نینو سوسائٹی: ٹیکنالوجی کی حدود کو آگے بڑھانا,
نینو ٹیکنالوجی: مستقبل چھوٹا ہے۔، اور
نینو انجینئرنگ: ٹیکنالوجی کو پوشیدہ بنانے کی مہارت اور اوزار
کاپی رائٹ ©
Nanowerk LLC
اسپاٹ لائٹ مہمان مصنف بنیں! ہمارے بڑے اور بڑھتے ہوئے گروپ میں شامل ہوں۔ مہمان شراکت دار. کیا آپ نے ابھی ایک سائنسی مقالہ شائع کیا ہے یا نینو ٹیکنالوجی کمیونٹی کے ساتھ اشتراک کرنے کے لیے دیگر دلچسپ پیش رفتیں ہیں؟ nanowerk.com پر شائع کرنے کا طریقہ یہاں ہے۔.
- SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
- پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- ماخذ: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64947.php
