उन्नत प्रौद्योगिकी के पीछे छिपे दिमाग को झकझोर देने वाले दर्पण

चिली के अत्यंत शुष्क अटाकामा रेगिस्तान में एक ऊंचे पहाड़ पर यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला (ईएसओ) वर्तमान में विश्व की सबसे बड़ी ऑप्टिकल दूरबीन का निर्माण कर रही है।

नाम चुनने में कोई समय बर्बाद नहीं किया गया – इसे एक्सट्रीमली लार्ज टेलीस्कोप या ईएलटी कहा जाएगा।

इसके बजाय, “आसमान पर दुनिया की सबसे बड़ी आंख” के डिजाइन और निर्माण में भारी ऊर्जा खर्च की गई है, जो 2028 में छवियां एकत्र करना शुरू कर देगी और इससे ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ का विस्तार होने की बहुत संभावना है।

इनमें से कुछ भी अब तक बनाए गए सबसे उन्नत दर्पणों के बिना संभव नहीं होता।

डॉ. एलिस वर्नेट ईएसओ में अनुकूली प्रकाशिकी विशेषज्ञ हैं और वे पांच विशाल दर्पणों के विकास की देखरेख कर रही हैं, जो प्रकाश को एकत्रित कर दूरबीन के मापन उपकरण तक पहुंचाएंगे।

ईएलटी के प्रत्येक कस्टम दर्पण ऑप्टिकल डिजाइन की एक उपलब्धि है।

डॉ. वर्नेट 14 फीट (4.25 मीटर) उत्तल एम2 दर्पण को “कला का एक नमूना” बताते हैं।

लेकिन शायद एम1 और एम4 दर्पण आवश्यक जटिलता और परिशुद्धता के स्तर को सर्वोत्तम ढंग से व्यक्त करते हैं।

प्राथमिक दर्पण, M1, किसी ऑप्टिकल दूरबीन के लिए बनाया गया अब तक का सबसे बड़ा दर्पण है।

“यह 39 मीटर है [128ft] व्यास में, से बना [798] डॉ. वर्नेट कहते हैं, “यह दर्पण षट्कोणीय दर्पण खंडों को इस प्रकार संरेखित करता है कि यह एक आदर्श अखंड दर्पण की तरह व्यवहार करता है।”

एम1 मानव आँख की तुलना में 100 मिलियन गुना अधिक प्रकाश एकत्र करेगा तथा मानव बाल की तुलना में 10,000 गुना अधिक सटीकता के स्तर पर स्थिति और आकार बनाए रखने में सक्षम होगा।

एम4 अब तक बनाया गया सबसे बड़ा विकृत दर्पण है और यह वायुमंडलीय अशांति और दूरबीन के कंपन को ठीक करने के लिए प्रति सेकंड 1,000 बार आकार बदलने में सक्षम होगा, जो अन्यथा छवियों को विकृत कर सकता है।

इसकी लचीली सतह ग्लास-सिरेमिक सामग्री की छह पंखुड़ियों से बनी है, जो 2 मिमी (0.075 इंच) से भी कम मोटी है।

पंखुड़ियों को जर्मनी के मेंज में शॉट द्वारा बनाया गया था और फिर पेरिस के बाहर स्थित इंजीनियरिंग फर्म सफ्रान रीओस्क को भेज दिया गया, जहां उन्हें पॉलिश किया गया और पूर्ण दर्पण में जोड़ा गया।

सभी पांच दर्पण लगभग पूरे होने वाले हैं और उन्हें शीघ्र ही स्थापना के लिए चिली ले जाया जाएगा।

जबकि इन विशाल दर्पणों का उपयोग ब्रह्मांड के प्रकाश को पकड़ने के लिए किया जाएगा, ईएसओ के पड़ोसी गार्चिंग में, मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर क्वांटम ऑप्टिक्स में, कल्पना की जा सकने वाली सबसे छोटी स्केल पर काम करने के लिए एक क्वांटम दर्पण बनाया गया है।

2020 में, एक शोध दल 200 संरेखित परमाणुओं की एक परत को सामूहिक रूप से प्रकाश को प्रतिबिंबित करने के लिए व्यवहार करने में सक्षम बना सका, जिससे प्रभावी रूप से इतना छोटा दर्पण बन गया कि इसे नग्न आंखों से नहीं देखा जा सकता।

2023 में, वे सरणी के केंद्र में एक सूक्ष्म रूप से नियंत्रित परमाणु रखने में सफल रहे, जिससे एक “क्वांटम स्विच” बनाया जा सके, जिसका उपयोग यह नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है कि परमाणु पारदर्शी हैं या परावर्तक।

“सिद्धांतकारों ने जो भविष्यवाणी की थी, और हमने इसे प्रयोगात्मक रूप से देखा, वह यह है कि इन व्यवस्थित संरचनाओं में, एक बार जब आप एक फोटॉन को अवशोषित करते हैं और यह फिर से उत्सर्जित होता है, तो यह वास्तव में उत्सर्जित होता है [in one predictable] संस्थान के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता डॉ. पास्कल वेकेसर कहते हैं, “यह एक ऐसी चीज है जो इसे दिशा प्रदान करती है और यही इसे दर्पण बनाती है।”

परमाणु-परावर्तित प्रकाश की दिशा को नियंत्रित करने की इस क्षमता का भविष्य में अनेक क्वांटम प्रौद्योगिकियों में अनुप्रयोग हो सकता है, जैसे कि, उदाहरण के लिए, सूचना के भंडारण और प्रसारण के लिए हैक-प्रूफ क्वांटम नेटवर्क।

आगे उत्तर-पश्चिम में स्टटगार्ट के पास ओबेरकोचेन में, ज़ीस द्वारा एक अन्य चरम गुण वाले दर्पण बनाए जा रहे हैं।

ऑप्टिक्स कंपनी ने अल्ट्रा-फ्लैट दर्पण विकसित करने में वर्षों लगा दिए, जो कंप्यूटर चिप्स को प्रिंट करने वाली मशीनों में एक प्रमुख घटक बन गया है, जिन्हें एक्सट्रीम अल्ट्रावॉयलेट लिथोग्राफी मशीन या ईयूवी कहा जाता है।

डच कंपनी एएसएमएल विश्व में ईयूवी बनाने वाली अग्रणी कंपनी है, और ज़ीस मिरर इसका एक अनिवार्य घटक है।

ज़ीस के EUV दर्पण बहुत छोटे तरंगदैर्घ्य पर प्रकाश को परावर्तित कर सकते हैं, जिससे सूक्ष्म पैमाने पर छवि स्पष्टता प्राप्त होती है, जिससे सिलिकॉन वेफर के एक ही क्षेत्र पर अधिक से अधिक ट्रांजिस्टर मुद्रित किए जा सकते हैं।

यह समझाने के लिए कि दर्पण कितने सपाट हैं, ज़ीस में सेमीकंडक्टर विनिर्माण प्रकाशिकी के अध्यक्ष डॉ. फ्रैंक रोहमंड एक स्थलाकृतिक सादृश्य का उपयोग करते हैं।

“अगर आप एक घरेलू दर्पण लें और उसे जर्मनी के आकार का बना दें, तो उच्चतम ऊंचाई बिंदु 5 मीटर होगा। अंतरिक्ष दर्पण पर [as in the James Webb Space Telescope]यह 2 सेमी होगा [0.75in]उन्होंने बताया, “ईयूवी दर्पण पर यह 0.1 मिमी होगा।”

यह अति-चिकनी दर्पण सतह, दर्पण की स्थिति को नियंत्रित करने वाली प्रणालियों के साथ मिलकर, जो कि ज़ीस द्वारा ही बनाई गई है, ऐसी सटीकता प्रदान करती है जो पृथ्वी की सतह पर EUV दर्पण से प्रकाश को परावर्तित करने तथा चंद्रमा पर गोल्फ की गेंद को पहचानने के बराबर है।

हालांकि ये दर्पण पहले से ही अत्यधिक लग सकते हैं, लेकिन ज़ीस के पास सुधार की योजना है, ताकि और भी अधिक शक्तिशाली कंप्यूटर चिप्स बनाने में मदद मिल सके।

“हमारे पास इस बारे में विचार हैं कि ईयूवी को और कैसे विकसित किया जाए। 2030 तक, हमारा लक्ष्य एक ट्रिलियन ट्रांजिस्टर वाली माइक्रोचिप बनाना है। आज, हम शायद सौ बिलियन पर हैं।”

ज़ीस की नवीनतम तकनीक के साथ यह लक्ष्य और करीब आ गया है, जो चिप बनाने वाली मशीनों की वर्तमान पीढ़ी की तुलना में समान क्षेत्र पर लगभग तीन गुना अधिक संरचनाओं की छपाई को सक्षम बनाता है।

डॉ. रोहमंड कहते हैं, “सेमीकंडक्टर उद्योग के पास एक ऐसा सशक्त रोडमैप है जो समाधान में योगदान देने वाले सभी खिलाड़ियों को प्रेरणा देता है। इसके साथ, हम माइक्रोचिप निर्माण के मामले में प्रगति प्रदान करने में सक्षम हैं जो आज कृत्रिम बुद्धिमत्ता जैसी चीज़ों को संभव बनाता है जो दस साल पहले तक अकल्पनीय थीं।”

दस वर्षों में मानवता क्या समझ पाएगी और क्या करने में सक्षम होगी, यह तो अभी देखना बाकी है, लेकिन इसमें कोई संदेह नहीं है कि दर्पण ही उन प्रौद्योगिकियों के केंद्र में होंगे जो हमें वहां तक ​​ले जाएंगी।