वैज्ञानिकों ने लंबे समय से अजीब धातुओं के रहस्यों को उजागर करने की मांग की है – ऐसी सामग्री जो बिजली और चुंबकत्व के पारंपरिक नियमों को धता बताती है। अब, राइस यूनिवर्सिटी में भौतिकविदों की एक टीम ने क्वांटम सूचना विज्ञान से एक उपकरण का उपयोग करके इस क्षेत्र में सफलता हासिल की है। उनका अध्ययन, हाल ही में प्रकाशित हुआ प्रकृति संचारपता चलता है कि अजीब धातुओं में इलेक्ट्रॉन एक महत्वपूर्ण टिपिंग बिंदु पर अधिक उलझ जाते हैं, इन गूढ़ सामग्रियों के व्यवहार पर नई रोशनी बहाते हैं। खोज भविष्य में ऊर्जा के उपयोग को बदलने की क्षमता के साथ सुपरकंडक्टर्स में प्रगति के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकती है।
पारंपरिक धातुओं जैसे कि तांबे या सोने के विपरीत, जिनके पास अच्छी तरह से समझ में आता है, अजीब धातुएं बहुत अधिक जटिल तरीकों से व्यवहार करती हैं, जिससे उनके आंतरिक कामकाज पाठ्यपुस्तक विवरण के दायरे से परे हैं। क्यूमियाओ एसआई, द हैरी सी। और ओल्गा के। वाईस प्रोफेसर ऑफ फिजिक्स एंड एस्ट्रोनॉमी के नेतृत्व में, रिसर्च टीम ने क्वांटम फिशर सूचना (क्यूएफआई) की ओर रुख किया, क्वांटम मेट्रोलॉजी से एक अवधारणा का उपयोग किया गया था कि कैसे इलेक्ट्रॉन इंटरैक्शन चरम परिस्थितियों में विकसित होते हैं, उत्तर खोजने के लिए। उनके शोध से पता चलता है कि इलेक्ट्रॉन उलझाव, एक मौलिक क्वांटम घटना, एक क्वांटम महत्वपूर्ण बिंदु पर चोटियों: पदार्थ के दो राज्यों के बीच संक्रमण।
“हमारे निष्कर्षों से पता चलता है कि अजीब धातुएं एक अद्वितीय उलझाव पैटर्न का प्रदर्शन करती हैं, जो उनके विदेशी व्यवहार को समझने के लिए एक नया लेंस प्रदान करती है,” सी ने कहा। “क्वांटम सूचना सिद्धांत का लाभ उठाकर, हम गहरे क्वांटम सहसंबंधों को उजागर कर रहे हैं जो पहले दुर्गम थे।”
अजीब धातुओं का अध्ययन करने का एक नया तरीका
अधिकांश धातुओं में, इलेक्ट्रॉन एक व्यवस्थित फैशन में चलते हैं, भौतिकी के अच्छी तरह से स्थापित कानूनों का पालन करते हैं। अजीब धातुएं, हालांकि, इन नियमों को तोड़ती हैं, बिजली के लिए असामान्य प्रतिरोध दिखाती हैं और बहुत कम तापमान पर असामान्य तरीकों से व्यवहार करती हैं। इस पहेली का पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं ने कोंडो लैटिस नामक एक सैद्धांतिक मॉडल पर ध्यान केंद्रित किया, जो बताता है कि चुंबकीय क्षण आसपास के इलेक्ट्रॉनों के साथ कैसे बातचीत करते हैं।
एक महत्वपूर्ण संक्रमण बिंदु पर, ये इंटरैक्शन इतने तीव्र हो जाते हैं कि विद्युत व्यवहार के मौलिक निर्माण ब्लॉक, जिसे क्वासिपार्टिकल्स के रूप में जाना जाता है, गायब हो जाता है। QFI का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने इस क्वासिपार्टिकल नुकसान की उत्पत्ति को ट्रैक किया कि कैसे इलेक्ट्रॉन स्पिन उलझ जाते हैं, यह पाते हुए कि उलझाव इस क्वांटम महत्वपूर्ण बिंदु पर ठीक अपने चरम पर पहुंच जाता है।
यह उपन्यास दृष्टिकोण QFI लागू करता है, मुख्य रूप से क्वांटम सूचना और सटीक माप में उपयोग किया जाता है, धातुओं के अध्ययन के लिए।
“क्वांटम सूचना विज्ञान को संघनित पदार्थ भौतिकी के साथ एकीकृत करके, हम सामग्री अनुसंधान में एक नई दिशा में पिवटिंग कर रहे हैं,” एसआई ने कहा।
अधिक कुशल ऊर्जा के लिए संभावित पथ
शोधकर्ताओं की सैद्धांतिक गणना अप्रत्याशित रूप से वास्तविक दुनिया के प्रयोगात्मक डेटा से मेल खाती है, विशेष रूप से इनलेस्टिक न्यूट्रॉन बिखरने के परिणामों के साथ संरेखित करती है, एक तकनीक जो परमाणु स्तर पर सामग्री की जांच करने के लिए उपयोग की जाती है। यह कनेक्शन इस विचार को पुष्ट करता है कि क्वांटम उलझाव अजीब धातुओं के व्यवहार में एक मौलिक भूमिका निभाता है।
अजीब धातुओं को समझना केवल एक अकादमिक चुनौती से अधिक है; इसके महत्वपूर्ण तकनीकी लाभ हो सकते हैं। ये सामग्रियां उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स के साथ एक करीबी संबंध साझा करती हैं, जो ऊर्जा हानि के बिना बिजली प्रसारित करने की क्षमता रखते हैं। उनके गुणों को अनलॉक करने से पावर ग्रिड में क्रांति आ सकती है, जिससे ऊर्जा संचरण अधिक कुशल हो सकता है।
अध्ययन यह भी दर्शाता है कि क्वांटम सूचना उपकरण अन्य विदेशी सामग्रियों पर कैसे लागू किए जा सकते हैं। अजीब धातुएं भविष्य की क्वांटम प्रौद्योगिकियों में एक भूमिका निभा सकती हैं, जहां बढ़ी हुई उलझाव एक मूल्यवान संसाधन है। अनुसंधान इन जटिल सामग्रियों को दिखाने के लिए एक नया ढांचा प्रदान करता है जब उलझाव चोटियों को दिखाया जाता है।
शोध टीम में डोनोस्टिया इंटरनेशनल फिजिक्स सेंटर के हयू हू और वियना यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के सिल्के पास्चेन के साथ राइस युआन फांग, यिमिंग वांग, मूनिका महनकली और लेई चेन शामिल थे। उनके काम को नेशनल साइंस फाउंडेशन, एयर फोर्स ऑफिस ऑफ़ साइंटिफिक रिसर्च, रॉबर्ट ए। वेल्च फाउंडेशन और वन्नवर बुश फैकल्टी फेलोशिप कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था।
