محققین نے مائع کرسٹل کے ساتھ کمپیوٹنگ کا نیا طریقہ دریافت کیا۔

یونیورسٹی آف شکاگو پرٹزکر سکول آف مالیکیولر انجینئرنگ کے محققین نے یہ ظاہر کیا ہے کہ مائع کرسٹل نامی مواد کے ساتھ منطقی کارروائیوں کے لیے درکار بنیادی عناصر کو کیسے ڈیزائن کیا جائے۔ نئی پیشرفت اپنی نوعیت کی پہلی ہے، اور یہ کمپیوٹیشن کو انجام دینے کے بالکل نئے طریقے کا باعث بن سکتی ہے۔ 

تحقیق میں شائع ہوا تھا سائنس ایڈوانسز.

اگرچہ نئی تکنیک کا نتیجہ فوری طور پر ٹرانزسٹر یا کمپیوٹرز میں نہیں آئے گا، لیکن یہ کمپیوٹنگ، سینسنگ اور روبوٹکس میں نئے فنکشنز کے ساتھ ڈیوائسز بنانے میں بہت آگے جا سکتا ہے۔

جوآن ڈی پابلو مالیکیولر انجینئرنگ میں لیو فیملی پروفیسر اور ارگون نیشنل لیبارٹری میں سینئر سائنسدان ہیں۔ وہ تحقیق کے سینئر مصنف بھی ہیں۔ 

"ہم نے دکھایا کہ آپ ایک سرکٹ کے ابتدائی بلڈنگ بلاکس - گیٹس، ایمپلیفائر، اور کنڈکٹرز بنا سکتے ہیں - جس کا مطلب ہے کہ آپ کو ان کو ایسے انتظامات میں جمع کرنے کے قابل ہونا چاہیے جو زیادہ پیچیدہ آپریشنز انجام دینے کے قابل ہو،" جوآن ڈی پابلو نے کہا۔ "فعال مواد کے میدان کے لیے یہ واقعی ایک دلچسپ قدم ہے۔"

مائع ذراتی

تحقیق نے ایک قسم کے مواد پر بہت زیادہ توجہ مرکوز کی جسے مائع کرسٹل کہتے ہیں۔ مائع کرسٹل کی منفرد خصوصیات میں سے ایک یہ ہے کہ اس کے مالیکیول عام طور پر لمبے ہوتے ہیں، اور جب وہ ایک ساتھ پیک کیے جاتے ہیں تو وہ کسی حد تک ترتیب شدہ ڈھانچہ اپناتے ہیں۔ تاہم، یہ ڈھانچہ مائع کی طرح بدل سکتا ہے، اور سائنسدان نئی ٹیکنالوجیز کی تعمیر کے لیے اس طرح کی منفرد خصوصیات کا استعمال کر سکتے ہیں۔ 

مختلف مالیکیولر آرڈر کا مطلب یہ ہے کہ تمام مائع کرسٹل میں ایسے دھبے ہیں جہاں پر ترتیب دیئے گئے علاقے ایک دوسرے کے ساتھ رابطے میں آسکتے ہیں۔ چونکہ ان کی واقفیت بالکل مماثل نہیں ہے، اس لیے سائنس دان اسے "ٹپوولوجیکل ڈیفیکٹس" کہتے ہیں اور مائع کرسٹل بھی حرکت کرنے پر دھبے ادھر ادھر ہوتے ہیں۔ 

سائنسدانوں کی ٹیم اس بات کی کھوج کر رہی ہے کہ آیا ان نقائص کو معلومات لے جانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے ساتھ ہی، ان میں سے ٹکنالوجی بنانے کے لیے انہیں جہاں چاہیں منتقل کرنے کی صلاحیت کی ضرورت ہوگی، اور اس وقت تک ان کے رویے پر قابو پانا انتہائی مشکل رہا ہے۔

"عام طور پر، اگر آپ ایک فعال مائع کرسٹل کے ساتھ تجربے میں ایک خوردبین کے ذریعے دیکھیں گے، تو آپ کو مکمل افراتفری نظر آئے گی - تمام جگہوں پر نقائص بدل رہے ہیں،" جوآن نے کہا۔

کامیابی

یہ پیش رفت گزشتہ سال پابلو کی لیب میں ایک پروجیکٹ کے ساتھ آئی جس کی سربراہی روئی ژانگ نے کی، جو پرٹزکر سکول آف مالیکیولر انجینئرنگ میں پوسٹ ڈاکٹریٹ سکالر تھے۔ اس نے UChicago سے پروفیسر مارگریٹ گارڈل کی لیب اور اسٹینفورڈ سے پروفیسر زیو برائنٹ کی لیب کے ساتھ کام کیا۔ 

ٹیم نے تکنیکوں کا ایک سیٹ دریافت کیا جسے ٹاپولوجیکل نقائص کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اگر وہ کنٹرول کرتے ہیں کہ وہ مائع کرسٹل میں توانائی کہاں ڈالتے ہیں، جو مخصوص علاقوں پر روشنی ڈال کر کیا جاتا ہے، تو نقائص کو مخصوص سمتوں میں لے جایا جا سکتا ہے۔ 

"ان میں ایک سرکٹ میں الیکٹران کی بہت سی خصوصیات ہیں - ہم انہیں لمبی دوری تک لے جا سکتے ہیں، ان کو بڑھا سکتے ہیں، اور ان کی نقل و حمل کو بند یا کھول سکتے ہیں جیسا کہ ٹرانجسٹر گیٹ میں ہوتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ ہم انہیں نسبتاً جدید ترین کاموں کے لیے استعمال کر سکتے ہیں،" ژانگ نے کہا۔

جبکہ حسابات بتاتے ہیں کہ سسٹمز کو کمپیوٹیشن کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن وہ نرم روبوٹکس کے میدان میں زیادہ کارآمد ثابت ہوں گے۔ ٹیم کا خیال ہے کہ وہ نرم روبوٹکس بنا سکتے ہیں جو فعال مائع کرسٹل کی مدد سے اپنی کچھ "سوچ" کو انجام دیتے ہیں۔ 

وہ یہ بھی امید کرتے ہیں کہ ٹاپولوجیکل نقائص کو چھوٹے آلات کے اندر چھوٹی مقدار میں مائع یا دیگر مواد کی نقل و حمل کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ 

"مثال کے طور پر، شاید کوئی مصنوعی سیل کے اندر کام کر سکتا ہے،" ژانگ نے کہا۔ 

تحقیقی ٹیم میں شریک مصنف اور UChicago کے پوسٹ ڈاکٹریٹ محقق علی مظفری بھی شامل ہیں۔ ٹیم اب نظریاتی نتائج کی تصدیق کے لیے تجربات کرنے کے لیے کام کرے گی۔