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शोधकर्ताओं ने तरल क्रिस्टल के साथ गणना करने का एक नया तरीका खोजा
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शिकागो विश्वविद्यालय के प्रिट्ज़कर स्कूल ऑफ मॉलिक्यूलर इंजीनियरिंग में शोधकर्ताओं ने तरल क्रिस्टल नामक एक सामग्री के साथ तर्क संचालन के लिए आवश्यक बुनियादी तत्वों को डिजाइन करने का तरीका प्रदर्शित किया है। यह नई खोज अपनी तरह की पहली है, और यह गणना करने के लिए एक पूरी तरह से नए तरीके की ओर ले जा सकती है।
शोध को साइंस एडवांस में प्रकाशित किया गया है
जबकि यह नई तकनीक तुरंत ट्रांजिस्टर या कंप्यूटर का परिणाम नहीं देगी, यह गणना, सेंसिंग और रोबोटिक्स में नए कार्यों वाले उपकरणों को बनाने में एक लंबा रास्ता तय कर सकती है।
जुआन डी पाब्लो मॉलिक्यूलर इंजीनियरिंग में लIEW परिवार के प्रोफेसर और अर्गोन नेशनल लेबोरेटरी में वरिष्ठ वैज्ञानिक हैं। वह शोध के वरिष्ठ लेखक भी हैं।
“हमने दिखाया कि आप एक सर्किट के मूलभूत निर्माण खंड – गेट, एम्पलीफायर और कंडक्टर बना सकते हैं, जिसका अर्थ है कि आपको उन्हें अधिक जटिल संचालन करने में सक्षम व्यवस्थाओं में इकट्ठा करने में सक्षम होना चाहिए,” जुआन डी पाब्लो ने कहा। “यह सक्रिय सामग्री के क्षेत्र के लिए एक बहुत ही रोमांचक कदम है।”
तरल क्रिस्टल
शोध में मुख्य रूप से तरल क्रिस्टल नामक एक प्रकार की सामग्री पर ध्यान केंद्रित किया गया था। तरल क्रिस्टल की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि इसके अणु आमतौर पर लंबे होते हैं, और जब वे एक साथ पैक किए जाते हैं तो वे एक क्रमबद्ध संरचना अपनाते हैं। हालांकि, यह संरचना तरल की तरह घूम सकती है, और वैज्ञानिक इस तरह की विशेषताओं का उपयोग नई प्रौद्योगिकियों को बनाने के लिए कर सकते हैं।
तरल क्रिस्टल में अलग-अलग आणविक क्रम का अर्थ है कि सभी तरल क्रिस्टल में ऐसे स्थान होते हैं जहां क्रमबद्ध क्षेत्र एक दूसरे के संपर्क में आ सकते हैं। चूंकि उनकी दिशाएं बिल्कुल मेल नहीं खाती हैं, वैज्ञानिक इसे “टोपोलॉजिकल दोष” कहते हैं, और ये स्थान तरल क्रिस्टल के साथ घूमते हैं।
वैज्ञानिकों की टीम यह पता लगाने की कोशिश कर रही है कि क्या इन दोषों का उपयोग जानकारी ले जाने के लिए किया जा सकता है। हालांकि, उन्हें तकनीक बनाने के लिए उनकी गतिविधि को नियंत्रित करने की क्षमता की आवश्यकता होगी, और अब तक यह बहुत मुश्किल रहा है।
“आम तौर पर, यदि आप एक सक्रिय तरल क्रिस्टल के साथ एक प्रयोग के माध्यम से एक माइक्रोस्कोप के माध्यम से देखते हैं, तो आप पूरी तरह से अराजकता देखेंगे – दोष हर जगह घूम रहे हैं,” जुआन ने कहा।
अवलोकन
यह अवलोकन पिछले साल पाब्लो की प्रयोगशाला में एक परियोजना के साथ आया, जिसका नेतृत्व रुई झांग ने किया था, जो प्रिट्ज़कर स्कूल ऑफ मॉलिक्यूलर इंजीनियरिंग में एक पोस्टडॉक्टरल छात्र थे। उन्होंने यूसीएचआईसीओ के प्रोफेसर मार्गरेट गार्डेल की प्रयोगशाला और स्टैनफोर्ड के प्रोफेसर जेव ब्रायंट की प्रयोगशाला के साथ काम किया।
टीम ने टोपोलॉजिकल दोषों को नियंत्रित करने के लिए एक तकनीक की खोज की। यदि वे तरल क्रिस्टल में ऊर्जा कहां डालते हैं, जो विशिष्ट क्षेत्रों पर प्रकाश डालकर किया जाता है, तो दोषों को विशिष्ट दिशाओं में निर्देशित किया जा सकता है।
“इनमें से कई एक सर्किट में इलेक्ट्रॉनों की विशेषताएं हैं – हम उन्हें लंबी दूरी तक ले जा सकते हैं, उन्हें बढ़ा सकते हैं, और उन्हें बंद या खोल सकते हैं जैसे कि एक ट्रांजिस्टर गेट में, जिसका अर्थ है कि हम उन्हें अपेक्षाकृत जटिल संचालन के लिए उपयोग कर सकते हैं,” झांग ने कहा।
जबकि गणना सुझाव देती है कि प्रणाली गणना के लिए उपयोग की जा सकती है, वे सबसे अधिक संभावना नरम रोबोटिक्स के क्षेत्र में अधिक उपयोगी होंगी। टीम का मानना है कि वे सक्रिय तरल क्रिस्टल की मदद से अपने स्वयं के “विचार” करने वाले नरम रोबोटिक्स बना सकते हैं।
वे यह भी उम्मीद करते हैं कि टोपोलॉजिकल दोषों का उपयोग तरल या अन्य सामग्रियों की छोटी मात्रा को छोटे उपकरणों के अंदर ले जाने के लिए किया जा सकता है।
“उदाहरण के लिए, शायद आप एक सिंथेटिक सेल के अंदर कार्य कर सकते हैं,” झांग ने कहा।
शोध टीम में सह-लेखक और यूसीएचआईसीओ पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता अली मोज़फ़ारी भी शामिल हैं। टीम अब सैद्धांतिक निष्कर्षों की पुष्टि के लिए प्रयोग करने का काम करेगी।
