حال ہی میں، پر محققینتوہوکو یونیورسٹی(جاپان) نے مائیکرو/نینوگرافین فلموں کو کامیابی کے ساتھ بنانے کے لیے فیمٹوسیکنڈ لیزر کا استعمال کیا ہے، بغیر کسی نقصان کے ملٹی پوائنٹ سوراخ بنانے اور آلودگیوں کو ہٹانے کے لیے۔ ٹیم کا کہنا ہے کہ امید ہے کہ یہ تکنیک روایتی، زیادہ پیچیدہ طریقوں کی جگہ لے لے گی، جس کے نتیجے میں کوانٹم مواد کی تحقیق اور بائیو سینسر کی ترقی میں ممکنہ پیش رفت ہوگی۔
گرافین کو 2004 میں دریافت کیا گیا تھا، اور اس کے تباہ کن اثرات نے مختلف سائنسی شعبوں کو متاثر کیا ہے۔ اس میں قابل ذکر خصوصیات ہیں جیسے ہائی الیکٹران کی نقل و حرکت، مکینیکل طاقت، اور تھرمل چالکتا۔ آج تک، صنعت نے اگلی نسل کے سیمی کنڈکٹر مواد کے طور پر گرافین کی صلاحیت کو تلاش کرنے کے لیے اہم وقت اور کوشش کی ہے، جس کے نتیجے میں گرافین پر مبنی ٹرانجسٹرز، شفاف الیکٹروڈز، اور سینسرز کی ترقی ہوئی ہے۔
تاہم، ان آلات کو عملی ایپلی کیشنز کے لیے دستیاب کرنے کی کلید موثر پروسیسنگ ٹیکنالوجی ہے، جس کا مطلب یہ بھی ہے کہ گرافین فلمیں مائیکرو اور نینو پیمانے پر بنائی جا سکتی ہیں۔ عام طور پر، نانولیتھوگرافی اور فوکسڈ آئن بیم کے طریقے مائیکرو/نانو اسکیل میٹریل پروسیسنگ اور ڈیوائس فیبریکیشن کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ تاہم، بڑے سازوسامان کی ضرورت، لمبے تانے بانے کے اوقات، اور پیچیدہ آپریشنز لیبارٹری کے محققین کے لیے طویل مدتی چیلنجز کا باعث ہیں۔
جنوری میں، جاپان میں توہوکو یونیورسٹی کے محققین نے ایک ایسی تکنیک ایجاد کی جو 5 اور 50 نینو میٹر کے درمیان موٹائی والے پتلی سلکان نائٹرائڈ ڈیوائسز کی مائیکرو/نینو فیبریکیشن کی اجازت دیتی ہے۔ طریقہ استعمال کرتا ہے afemtosecond لیزرجو روشنی کی بہت مختصر، بہت تیز دھڑکنیں خارج کرتی ہے۔ یہ ثابت ہوا ہے کہ ویکیوم ماحول کے بغیر پتلی مواد پر جلدی اور آسانی سے کارروائی کی جا سکتی ہے۔
اس طریقہ کار کو گرافین کی انتہائی پتلی جوہری تہوں پر لاگو کرکے، اسی تحقیقی گروپ نے اب گرافین فلم کو نقصان پہنچائے بغیر ملٹی پوائنٹ ڈرلنگ کامیابی سے انجام دی ہے۔ اس پیش رفت کے ساتھ ان کی کامیابی نینو لیٹرز کے 16 مئی 2023 کے شمارے میں شائع ہوئی ہے۔
جاپان کی توہوکو یونیورسٹی میں ملٹی ڈسپلنری ریسرچ انسٹی ٹیوٹ فار ایڈوانسڈ میٹریلز کے اسسٹنٹ پروفیسر اور مقالے کے شریک مصنف یوکی یوسوگی نے کہا، "ان پٹ انرجی اور لیزر آؤٹ پٹس کی تعداد کو مناسب طریقے سے کنٹرول کرنے سے، ہم درست پروسیسنگ انجام دینے کے قابل ہوئے اور 70 nm سے لے کر 1 ملی میٹر سے زیادہ کے قطر کے ساتھ سوراخ بنائیں، جو 520 nm لیزر طول موج سے بہت چھوٹا ہے۔"
اعلی کارکردگی والے الیکٹران مائیکروسکوپ کے ذریعے کم توانائی والی لیزر نبض سے شعاع کرنے والے علاقے کے قریب سے معائنہ کرنے کے بعد، Uesugi اور ان کے ساتھیوں نے پایا کہ گرافین سے آلودگی بھی ہٹا دی گئی تھی۔ مزید بڑھے ہوئے مشاہدات سے 10 ینیم قطر سے کم نینو پورس اور گرافین کے کرسٹل ڈھانچے میں جوہری سطح کے نقائص کا انکشاف ہوا، جہاں کئی کاربن ایٹم غائب تھے۔
ایپلی کیشن پر منحصر ہے، گرافین میں جوہری نقائص نقصان دہ اور فائدہ مند دونوں پہلو رکھتے ہیں۔ اگرچہ نقائص بعض اوقات بعض خصوصیات کو کم کر سکتے ہیں، وہ نئے افعال بھی متعارف کر سکتے ہیں یا مخصوص خصوصیات کو بڑھا سکتے ہیں۔
Uesugi نے مزید کہا، "ہم نے نینو پورس کی کثافت اور نقائص کی توانائی اور لیزر شعاعوں کی تعداد کے تناسب سے بڑھنے کے رجحان کا مشاہدہ کیا اور یہ نتیجہ اخذ کیا کہ - فیمٹوسیکنڈ لیزر شعاعوں کے استعمال سے نینو پورس اور نقائص کی تشکیل کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔" "گرافین میں نینو پورس اور جوہری سطح کے نقائص کی تشکیل سے، نہ صرف چالکتا بلکہ کوانٹم سطح کی خصوصیات جیسے کہ سپن اور ویلی کو بھی کنٹرول کرنا ممکن ہے۔ اس کے علاوہ، اس تحقیق میں پائے جانے والے آلودگیوں کو فیمٹوسیکنڈ لیزر سے ہٹانا بھی ممکن ہے۔ دھوئے ہوئے اعلی پاکیزگی والے گرافین کی غیر تباہ کن صفائی کے لئے ایک نیا طریقہ۔"
آگے دیکھتے ہوئے، ٹیم کا مقصد لیزرز کا استعمال کرتے ہوئے صفائی کی تکنیک قائم کرنا ہے اور جوہری خرابی کی تشکیل کو انجام دینے کے بارے میں تفصیلی مطالعہ کرنا ہے۔ مزید پیش رفت کا کوانٹم میٹریل ریسرچ سے لے کر بائیو سینسر کی ترقی تک کے شعبوں پر نمایاں اثر پڑے گا۔
