क्वांटम परिवहन: भारत स्मार्ट सामग्री और ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में प्रगति कर रहा है

रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (आरआरआई) के शोधकर्ताओं ने क्वांटम सिस्टम में अल्ट्रा-कोल्ड परमाणुओं के परिवहन गुणों को समझने में महत्वपूर्ण प्रगति की है। यह शोध पोटेशियम परमाणुओं के व्यवहार पर केंद्रित है जब वे प्रकाश स्पंदों के संपर्क में आते हैं, और यह स्मार्ट, उच्च चालकता वाली सामग्रियों के विकास और अगली पीढ़ी की बैटरियों के डिजाइन को बढ़ावा देने में सहायक हो सकता है।

परम शून्य के करीब तापमान पर, परमाणु ऐसे अद्वितीय गुण प्रदर्शित करते हैं, जो उन्हें सटीक माप के लिए आदर्श बनाते हैं। क्वांटम सिस्टम, जहाँ क्वांटम प्रभाव प्रमुख होते हैं, क्वांटम टनलिंग और क्वांटाइज्ड कंडक्टेंस जैसी अनोखी घटनाओं का निर्माण करते हैं। ये घटनाएँ फ्लैश मेमोरी और नैनोस्केल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसी तकनीकों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

शास्त्रीय चार्ज ट्रांसपोर्ट, जो सामान्य बैटरियों में होता है, में इलेक्ट्रॉनों का सीधा प्रवाह होता है। इसके विपरीत, क्वांटम चार्ज ट्रांसपोर्ट में क्वांटम सांख्यिकीय सिद्धांत शामिल होते हैं, जो इसे शास्त्रीय ट्रांसपोर्ट से अलग बनाते हैं।

इसलिए, अल्ट्रा-शीत परमाणुओं का अध्ययन, विशेष रूप से लेजर ट्यूनिंग के तहत उनके परिवहन और प्रसार गुणों का विश्लेषण, उन सामग्रियों के विकास की दिशा में अहम हो जाता है, जो न केवल कुशल, बल्कि अनुकूलन योग्य और अत्यधिक सुचालक भी हों।

भारत सरकार के विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) द्वारा समर्थित आरआरआई की टीम ने अल्ट्रा-लो तापमान पर तटस्थ पोटेशियम परमाणुओं के क्वांटम परिवहन गुणों का अध्ययन करने का लक्ष्य रखा। टीम ने पूरे अध्ययन में 3डी ट्रैपिंग बीम का उपयोग करते हुए दो चरणों में प्रयोग किया।

पहले चरण में, मैग्नेटो-ऑप्टिकल ट्रैप (MOT) में लेजर से ठंडे किए गए पोटेशियम परमाणुओं को केवल ड्राइविंग लेजर बीम के संपर्क में लाया गया। दूसरे चरण में, एक दूसरी लेजर बीम पेश की गई और दोनों सेटअपों में सोडियम परमाणुओं के व्यवहार का अवलोकन किया गया।

आरआरआई में क्वांटम मिक्सचर (क्यूमिक्स) लैब के प्रमुख सप्तऋषि चौधरी ने बताया, "हमारे प्रयोग में, एक चालक धातु में इलेक्ट्रॉनों की भूमिका माइक्रो-केल्विन तापमान पर ठंडे तटस्थ परमाणुओं द्वारा निभाई गई थी। उनके परिवहन गुणों और ट्यूनेबल अंतर-परमाणु अंतःक्रियाओं पर प्रतिक्रियाओं का अवलोकन करते हुए, हमने उनके व्यवहार में एक मौलिक परिवर्तन देखा।"

इस क्वांटम वातावरण में, परमाणुओं से शुरू में एक साधारण पेंडुलम की तरह व्यवहार करने की अपेक्षा की गई थी, लेकिन उन्होंने अप्रत्याशित बदलाव दिखाए। जैसा कि अनुमान था, अति-अवमंदित दोलनों को प्रदर्शित करने के बजाय, परमाणु और फोटॉन के बीच परस्पर क्रिया के कारण परमाणु अल्प-अवमंदित दोलनों में बदल गए।