हाल ही में, संयोगवश, स्विट्जरलैंड के लॉज़ेन में स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और जापान के टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों की एक टीम ने टेल्यूराइट ग्लास में परमाणुओं को विकिरणित करने के लिए फेमटोसेकंड लेजर से अल्ट्राफास्ट लेजर पल्स का उपयोग किया, जिससे एक अद्भुत रहस्य का उल्लेख हुआ। .
फेमटोसेकंड लेजर द्वारा विकिरणित टेल्यूराइट ग्लास के परमाणुओं को पुनर्गठित किया गया, जिससे वैज्ञानिकों को टेल्यूराइट ग्लास को अर्धचालक सामग्री में बदलने का तरीका खोजने में मदद मिली। यह खोज अद्भुत क्यों है? मुख्य कारण यह है कि जब अर्धचालक पदार्थ सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आते हैं, तो वे बिजली उत्पन्न करते हैं, जिसका अर्थ है कि भविष्य में लोगों के दैनिक जीवन में खिड़कियों को एकल-सामग्री प्रकाश-संचयन और संवेदन उपकरणों में बदलना संभव होगा जो निस्संदेह बड़ी क्षमता रखते हैं।
स्विट्जरलैंड के लॉज़ेन में स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी की प्रायोगिक टीम को कांच की सतह पर अर्धचालक टेल्यूरियम नैनोक्रिस्टलाइन चरणों के गठन का पता चला, जब वे कांच में स्व-संगठन प्रक्रिया को समझने की कोशिश कर रहे थे, जिससे उनके विचार को संभव बनाने का विचार शुरू हुआ। अन्य चीजों के अलावा, फोटोकंडक्टिंग गुण और उनसे संबंधित प्रकाश ऊर्जा संचयन उपकरण।
शोधकर्ताओं ने टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के सहकर्मियों द्वारा निर्मित टेल्यूराइट ग्लास और एक फेमटोसेकंड लेजर की मदद से ग्लास को संशोधित करके और प्रभावों का विश्लेषण करके यह खोज की।
टेल्यूराइट ग्लास को पारदर्शी प्रकाश ऊर्जा संग्राहक में बदलना
1 सेमी व्यास वाले टेल्यूराइट ग्लास की सतह पर रेखाओं का एक सरल पैटर्न उकेरने के बाद, यह पता चला कि ग्लास विद्युत धाराएं उत्पन्न करने में सक्षम था जो पराबैंगनी और दृश्यमान स्पेक्ट्रम के संपर्क में आने पर महीनों तक चलती थी।
तो फेमटोसेकंड लेजर यह कैसे करता है? इसकी शुरुआत फेमटोसेकंड लेजर प्रोसेसिंग के सिद्धांत से होती है।
फेमटोसेकंड लेजर प्रसंस्करण एक उन्नत प्रसंस्करण तकनीक है जो मल्टी-फोटॉन नॉनलाइनियर अवशोषण और आयनीकरण तंत्र पर आधारित है। जब एक फेमटोसेकंड प्रकाश पल्स को किसी सामग्री की सतह पर या एक पारदर्शी सामग्री के आंतरिक भाग पर लागू किया जाता है, तो प्रकाश पल्स की बेहद कम अवधि (फेमटोसेकंड स्तर) के कारण प्रकाश पल्स की कार्रवाई का क्षेत्र बेहद छोटा होता है, जबकि प्रकाश की तीव्रता अत्यंत अधिक है. इस मामले में, लेजर पल्स की ऊर्जा को क्रिया बिंदु के चारों ओर घूमने का समय नहीं मिलता है, जिससे कि प्रकाश पल्स की क्रिया या प्रसंस्करण बहुत कम समय में समाप्त हो जाती है।
क्रिया का यह बेहद कम समय फोटॉन ऊर्जा के पारंपरिक रैखिक अवशोषण के बजाय लेजर पल्स की ऊर्जा को मुख्य रूप से एक गैर-रेखीय अवशोषण प्रक्रिया के माध्यम से सामग्री द्वारा अवशोषित करने की अनुमति देता है। गैर-रेखीय अवशोषण के कारण, लेजर पल्स की ऊर्जा गर्मी के रूप में सामग्री द्वारा जमा नहीं होती है और इसलिए उत्पन्न गर्मी लगभग नगण्य होती है।
चूंकि बहुत कम गर्मी उत्पन्न होती है, इसलिए संसाधित होने वाली सामग्री को वस्तुतः कोई थर्मल क्षति नहीं होती है, जो कि फेमटोसेकंड लेजर प्रसंस्करण का एक प्रमुख लाभ है। इस प्रकार की प्रसंस्करण गर्मी हस्तांतरण प्रभाव से बचती है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत अधिक सटीकता और परिणाम मिलते हैं।
यह ठीक इसलिए है क्योंकि फेमटोसेकंड लेजर प्रसंस्करण मल्टीफोटोन अवशोषण प्रक्रिया द्वारा ट्रिगर एक स्थानीयकृत आयनीकरण घटना को ट्रिगर करता है, जो बाद में हिमस्खलन और/या टनलिंग आयनीकरण जैसी कैस्केडिंग घटनाओं द्वारा और बढ़ जाता है।
सीधे शब्दों में कहें तो, जब किसी सामग्री की आंतरिक संरचना बाधित हो जाती है और वह एक स्थिति में होती है, तो पुनः संयोजक सामग्री चरणों के लिए स्थितियां बनाई जाती हैं जो उनके प्रारंभिक रूप से स्थिर (ग्लासी या गैर-ग्लासी) समकक्षों की तुलना में अधिक स्थिर होती हैं।
टेल्यूराइट ग्लास के मामले में, जैसे ही फेमटोसेकंड लेजर के संपर्क में आने पर इसकी संरचना बदलती है, टेल्यूरियम परमाणुओं के समूहों से युक्त बीज बनते हैं और अंततः ग्लास चरण के टूटने पर टेल्यूराइट नैनोक्रिस्टल में विकसित होते हैं।
प्रारंभ में सामग्री बिजली का संचालन नहीं करती है और फोटॉन एकत्र करने में असमर्थ है, लेकिन एक बार फेमटोसेकंड लेजर के साथ परिवर्तित होने के बाद, इसका स्थानीय व्यवहार पूरी तरह से अलग होता है।
यह भी आश्चर्यजनक है कि इस कार्य को बनाने के लिए विभिन्न प्रकार की सामग्रियों की आवश्यकता नहीं होती है, बल्कि सामग्री को स्थानीय रूप से बदलने के लिए बस लेजर का उपयोग किया जाता है ताकि परिवर्तित क्षेत्र मूल सामग्री से अलग व्यवहार करे। लेजर का उपयोग करने की कम लागत और सरलता इसे किसी भी प्रकार/आकार के सब्सट्रेट के लिए स्केलेबल बनाती है, बस सामग्री की सतह पर लेजर बीम को स्कैन करके।
अभी भी ऐसे मुद्दे हैं जिन्हें समझने की आवश्यकता है, और डिवाइस के प्रदर्शन को बेहतर बनाने और अवधारणा को प्रयोगात्मक से औद्योगिक कार्यान्वयन तक ले जाने के लिए अभी भी एक प्रक्रिया का पालन किया जाना बाकी है।
बड़ी चुनौतियों में से एक यह है कि यह कैसे सुनिश्चित किया जाए कि प्रकाश को अवशोषित करने वाला बेहतर क्षेत्र भी एक ऐसा क्षेत्र है जो नग्न आंखों के लिए अदृश्य है, ताकि खिड़की अपनी कार्यक्षमता बनाए रखे, साथ ही लोगों को कांच के माध्यम से बाहर की ओर स्पष्ट रूप से देखने की अनुमति दे सके। यह सौंदर्य की दृष्टि से मनभावन है।
हालाँकि, इस स्तर पर कुछ संभावित फोटोनिक्स अनुप्रयोग जिनके लिए विशिष्ट तरंग दैर्ध्य या वर्णक्रमीय सीमाओं पर प्रकाश की उपस्थिति का पता लगाने और मात्रा निर्धारित करने जैसे काम की आवश्यकता होती है, वे इससे लाभ उठाने में सक्षम हैं।
