স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা একটি নতুন উপাদান আবিষ্কার করেছেন যা ভবিষ্যতের ইলেকট্রনিক্সে বিপ্লব ঘটাতে পারে। এই উপাদানটি হলো ‘নিয়োবিয়াম ফসফাইড’। এটি তামার (Copper) চেয়ে ভালোভাবে বিদ্যুৎ পরিবহন করতে সক্ষম, বিশেষত যখন এটি অতি পাতলা ফিল্ম হিসেবে তৈরি করা হয় তখন। এই আবিষ্কারটি ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলোর দক্ষতা এবং কর্মক্ষমতায় উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন আনতে পারে।
ইলেকট্রনিক চিপগুলো ছোট থেকে আরও ছোট এবং জটিল হয়ে উঠছে। এর সাথে সামঞ্জস্য রাখতে অতি পাতলা ধাতব তারের ব্যবহার বাড়ছে, যা বিদ্যুৎ পরিবহনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। কিন্তু তামার মতো প্রচলিত ধাতব তারগুলো অতি পাতলা হলে তাদের পরিবাহিতা কমে যায়। এটি ডিভাইসগুলোর আকার, কর্মক্ষমতা এবং শক্তি দক্ষতার ওপর নেতিবাচক প্রভাব ফেলে।
আরও পড়ুনঃ তিনটি নতুন সুপারকনডাক্টিভিটির উপাদান আবিষ্কার করেছেন বিজ্ঞানীরা
জানুয়ারি ৩ তারিখে ‘সায়েন্স’ জার্নালে প্রকাশিত এক গবেষণায়, স্ট্যানফোর্ডের বিজ্ঞানীরা দেখিয়েছেন যে নিয়োবিয়াম ফসফাইড তামার চেয়ে বেশি বিদ্যুৎ পরিবাহিতা প্রদান করতে পারে যখন এটি মাত্র কয়েকটি পরমাণুর পুরুত্বের ফিল্ম হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এই ফিল্মগুলো নিম্ন তাপমাত্রায় তৈরি করা যায়, যা বর্তমান চিপ নির্মাণ প্রক্রিয়ার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এটি ভবিষ্যতের আরও শক্তি-সাশ্রয়ী এবং কার্যকর ইলেকট্রনিক্স তৈরিতে সহায়ক হতে পারে।
স্ট্যানফোর্ডের গবেষক দলের অন্যতম সদস্য আসির ইনতিসার খান বলেন, “আমরা প্রচলিত উপাদানগুলোর একটি মৌলিক সীমাবদ্ধতা ভেঙে দিয়েছি। আমাদের নিয়োবিয়াম ফসফাইড পরিবাহী উপাদান দেখিয়েছে যে, অতি পাতলা তারের মাধ্যমে দ্রুত ও কার্যকর সংকেত পাঠানো সম্ভব। এটি ভবিষ্যতের চিপগুলোর শক্তি দক্ষতায় উন্নতি করতে পারে। বিশেষত বড় বড় ডেটা সেন্টারে যেখানে প্রচুর চিপ ব্যবহার করা হয়, সেখানকার শক্তি খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে কমানো সম্ভব।”
নিয়োবিয়াম ফসফাইড একটি টপোলজিকাল সেমিমেটাল হিসেবে পরিচিত। এর অর্থ, পুরো উপাদানটি বিদ্যুৎ পরিবহন করতে পারে, তবে এর বাইরের পৃষ্ঠ অংশগুলো কেন্দ্রীয় অংশের চেয়ে বেশি পরিবাহী। ফলে, ফিল্মটি যত পাতলা হয়, এর মধ্যভাগ ছোট হতে থাকে এবং বাইরের পৃষ্ঠগুলো বিদ্যুৎ পরিবহন ক্ষমতায় বেশি অবদান রাখতে থাকে। অন্যদিকে, তামার মতো প্রচলিত ধাতুগুলো ৫০ ন্যানোমিটারের কম পুরু হলে বিদ্যুৎ পরিবহন ক্ষমতা হারায়।
গবেষণায় দেখা গেছে, ৫ ন্যানোমিটারের কম পুরুত্বে নিয়োবিয়াম ফসফাইড তামার চেয়ে ভালো পরিবাহী হয়ে ওঠে, এমনকি এটি সাধারণ ঘরের তাপমাত্রায়ও কাজ করে। এই পুরুত্বে তামার তারগুলো বিদ্যুৎ সংকেত দ্রুত পরিচালনা করতে ব্যর্থ হয় এবং তাপ হিসেবে অনেক বেশি শক্তি হারায়।
স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগের অধ্যাপক এরিক পপ বলেন, “অতি উচ্চ ঘনত্বযুক্ত ইলেকট্রনিক্সে খুব পাতলা ধাতব সংযোগের প্রয়োজন হয়। যদি এই ধাতুগুলো ভালোভাবে বিদ্যুৎ পরিবহন না করতে পারে, তাহলে প্রচুর শক্তি অপচয় হয়। উন্নত উপাদান ব্যবহার করলে এই অপচয় কমানো সম্ভব এবং আরও কার্যকর কম্পিউটেশন সম্ভব হবে।”
গবেষকরা বহুদিন ধরে ন্যানোস্কেল ইলেকট্রনিক্সের জন্য আরও ভালো পরিবাহী উপাদান খুঁজছেন। তবে এখন পর্যন্ত সেরা প্রার্থীরা ছিল অত্যন্ত নিখুঁত স্ফটিক কাঠামোর উপাদান, যা খুব উচ্চ তাপমাত্রায় তৈরি করতে হয়। কিন্তু নিয়োবিয়াম ফসফাইড ফিল্ম প্রথম উদাহরণ যেখানে অ-স্ফটিক উপাদান পাতলা হলে আরও ভালো পরিবাহী হয়ে ওঠে।
আরও পড়ুনঃ পিঁপড়ার মতো মাইক্রো রোবট দল যা তার ওজনের ২০০০ গুন ভারী বস্তু বহন করতে সক্ষম
স্ট্যানফোর্ডের ডক্টরাল ছাত্র আকাশ রামদাস বলেন, “এখন আমাদের হাতে আরেকটি উপাদানের শ্রেণি এসেছে—টপোলজিকাল সেমিমেটাল—যা ইলেকট্রনিক্সে শক্তি ব্যবহার কমানোর একটি উপায় হতে পারে।”
নিয়োবিয়াম ফসফাইড ফিল্ম তৈরি করতে মাত্র ৪০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়, যা সিলিকন চিপের ক্ষতি বা ধ্বংস করার মতো পর্যায়ে নয়। স্ট্যানফোর্ডের অধ্যাপক ইউরি সুজুকি উল্লেখ করেন, “যদি নিখুঁত স্ফটিক তার তৈরি করতে হয়, তবে এটি ন্যানোইলেকট্রনিক্সে কার্যকর হবে না। কিন্তু যদি অমসৃণ বা কিছুটা অগোছালো তার তৈরি করেও প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্য পাওয়া যায়, তাহলে এটি বাস্তব প্রয়োগের সুযোগ তৈরি করবে।”
যদিও নিয়োবিয়াম ফসফাইড ফিল্ম একটি প্রতিশ্রুতিশীল সূচনা, তবুও এটি তামারের বিকল্প হিসেবে সম্পূর্ণভাবে ব্যবহৃত হবে বলে গবেষকরা আশা করছেন না। তামা এখনও পুরু ফিল্ম ও তারে ভালো পরিবাহী। তবে নিয়োবিয়াম ফসফাইড অতি পাতলা সংযোগের ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হতে পারে।
স্ট্যানফোর্ডের ডক্টরাল ছাত্র জিয়াংজিন উ বলেন, “ভবিষ্যতের ইলেকট্রনিক্সে এই ধরনের উপাদান গ্রহণযোগ্য করতে হলে এগুলোকে আরও ভালো পরিবাহী করতে হবে। এই লক্ষ্যে আমরা বিকল্প টপোলজিকাল সেমিমেটাল নিয়ে পরীক্ষা করছি।”
