حال ہی میں، کنگ عبداللہ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (KAUST) نے ایک مطالعہ کے نتائج پیش کیے جو اگلی نسل کی بیٹریوں کے لیے انوڈ مواد کو بہتر بنانے میں مدد کر سکتے ہیں۔
رپورٹ کے مطابق KAUST کے استعمال کا مظاہرہ کیا۔لیزر دالیں ایک امید افزا متبادل الیکٹروڈ مواد کی ساخت کو تبدیل کرنے کے لیےاپنی توانائی کی صلاحیت اور دیگر اہم خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے "MXene" کہا جاتا ہے۔
تحقیق میں سائنسدانوں نے وضاحت کی کہ گریفائٹ میں کاربن ایٹموں کی فلیٹ تہیں ہوتی ہیں اور بیٹری چارجنگ کے دوران لیتھیم ایٹم ان تہوں کے درمیان ایک ایسے عمل میں محفوظ ہو جاتے ہیں جسے "ایمبیڈنگ" کہا جاتا ہے۔ "MXene" مواد کی ساخت میں ایسی تہیں بھی ہوتی ہیں جو لیتھیم کو تھام سکتی ہیں، لیکن یہ تہیں کاربن یا نائٹروجن کے ایٹموں کے ساتھ مل کر ٹرانزیشن دھاتوں جیسے ٹائٹینیم یا مولیبڈینم سے بنی ہوتی ہیں، جو مواد کو انتہائی کنڈکٹیو بناتی ہیں۔
ان تہوں کی سطحوں پر اضافی ایٹم بھی ہوتے ہیں، جیسے آکسیجن یا فلورین۔ molybdenum کاربائیڈ پر مبنی "MXene" مواد کی ساخت میں خاص طور پر اچھی لتیم ذخیرہ کرنے کی گنجائش ہے، لیکن اس کی کارکردگی بھی بار بار چارج/ڈسچارج سائیکل کے بعد تیزی سے بگڑ جاتی ہے۔
حسام این الشریف اور زہرا بیہان کی سربراہی میں KAUST ٹیم نے پایا کہ یہ تنزلی MXene کی ساخت میں کیمیائی تبدیلیوں کی وجہ سے ہوتی ہے جو مولیبڈینم آکسائیڈ بناتی ہے۔
اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، انھوں نے انفراریڈ لیزر دالیں استعمال کرتے ہوئے "MXene" مواد کی ساخت میں molybdenum کاربائیڈ کے چھوٹے "nanodots" بنائے، یہ عمل "leser scribing" کے نام سے جانا جاتا ہے۔ اس عمل کو "leser scribing" کہا جاتا ہے۔ یہ نینوڈوٹس، جو تقریباً 10 نینو میٹر چوڑے ہیں، کاربن کے ذریعے MXene کی ساخت کی تہوں سے جڑے ہوئے ہیں۔
یہ کئی فوائد پیش کرتا ہے: سب سے پہلے، نینوڈاٹس لتیم کے لیے اضافی ذخیرہ کرنے کی گنجائش فراہم کرتے ہیں اور چارج کرنے اور خارج ہونے کے عمل کو تیز کرتے ہیں۔ لیزر ٹریٹمنٹ مواد کی آکسیجن کی مقدار کو بھی کم کر دیتا ہے، جس سے مولبڈینم آکسائیڈز کی مشکلات کو روکنے میں مدد ملتی ہے۔ آخر میں، نینوڈوٹس اور تہوں کے درمیان مضبوط روابط "MXene" مادی ڈھانچے کی برقی چالکتا کو بہتر بناتے ہیں اور اسے چارج کرنے اور خارج کرنے کے عمل کے دوران مستحکم کرتے ہیں۔
ایک پریس بیان میں، Bayhan نے کہا، "یہ بیٹریوں کی کارکردگی کو ٹیون کرنے کا ایک سستا اور تیز طریقہ فراہم کرتا ہے۔"
محققین نے لیزر سے لکھے ہوئے مواد کے ساتھ ایک اینوڈ بنایا اور اسے 1،000 سے زیادہ چارج ڈسچارج سائیکل کے ساتھ لیتھیم آئن بیٹری میں آزمایا۔ نینوڈوٹس کے ساتھ، مواد کی برقی ذخیرہ کرنے کی گنجائش اصل MXene سے چار گنا زیادہ تھی، جو تقریباً گریفائٹ کی نظریاتی زیادہ سے زیادہ صلاحیت تک پہنچ گئی تھی۔ لیزر سے کندہ شدہ مواد نے بھی سائیکلنگ ٹیسٹوں میں صلاحیت کا کوئی نقصان نہیں دکھایا۔
ان نتائج کی روشنی میں، وہ سمجھتے ہیں کہ لیزر انکرپشن کو دیگر "MXenes" مادی ڈھانچوں کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ایک عمومی حکمت عملی کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ، مثال کے طور پر، لیتھیم کے مقابلے میں سستی اور زیادہ مقدار میں دھات کا استعمال کرتے ہوئے ریچارج ایبل بیٹریوں کی نئی نسل کی ترقی کا باعث بن سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، گریفائٹ کے برعکس، MXenes کے مادی ڈھانچے کو بھی سوڈیم اور پوٹاشیم آئنوں کے ساتھ سرایت کیا جا سکتا ہے۔
