বিজ্ঞানীরা সাম্প্রতিক এক গবেষণায় ডার্ক এক্সাইটন নামে এক বিশেষ ধরনের শক্তিবাহী কণার কার্যপ্রণালী নিয়ে কাজ করেছেন। এই কণাটি সাধারণ এক্সাইটনের মতই শক্তি বহন করে, কিন্তু ইহা আলোর রশ্মি উৎপন্ন করে না। যখন কোনো ইলেকট্রন উত্তেজিত হয়ে তার স্বাভাবিক অবস্থান থেকে সরে যায়, তখন তার স্থানেই একটি শূন্যস্থান বা ‘হোল’ তৈরি হয়। ইলেকট্রন ও হোল একসাথে জোড়া বেঁধে শক্তি স্থানান্তরের কাজ করে। এই প্রক্রিয়াটিকে বোঝার জন্য গবেষকরা উন্নত একটি মাইক্রোস্কোপি পদ্ধতি প্রয়োগ করেছেন।
গবেষণার সময় জার্মানির গটিংগেন বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষক দল এক নতুন মাইক্রোস্কোপি পদ্ধতি ব্যবহার করেছে, যার নাম “আলট্রাফাস্ট ডার্ক-ফিল্ড মোমেন্টাম মাইক্রোস্কোপি”। এই পদ্ধতির মাধ্যমে প্রথমবারের মতো সময় ও স্থানের নির্দিষ্ট মানের উপর ডার্ক এক্সাইটনের গতি নির্ণয় করা সম্ভব হয়েছে। গবেষণায় ব্যবহৃত উপাদান হিসেবে টাংস্টেন ডিসেলেনাইড (WSe₂) ও মলিবডেনাম ডিসালফাইড (MoS₂) এর সমন্বয়ে তৈরি এক বিশেষ পাতলা উপাদান ব্যবহার করা হয়েছে। এই উপাদানে ডার্ক এক্সাইটন মাত্র ৫৫ ফেমটোসেকেন্ড (১ ফেমটোসেকেন্ড = ০.০০০০০০০০০০০০০৫৫ সেকেন্ড) সময়ের জন্য উপস্থিত থাকে। এ ছাড়া, গবেষকরা ৪৮০ ন্যানোমিটার (০.০০০০০০৪৮ মিটার) নির্ভুলতায় এই সময়কাল পরিমাপ করতে সক্ষম হন।
গবেষণা দলটি এই পদ্ধতির মাধ্যমে চার্জ বহকের গতিবিধি এবং তাদের চলাচলের নিখুঁত বিবরণ সংগ্রহ করেছে। ইহা প্রমাণ করে যে, বিশেষ উপাদানে ডার্ক এক্সাইটনের সৃষ্টি ও প্রক্রিয়া বুঝতে হলে সময়ের সঠিক পরিমাপ অপরিহার্য। গবেষণায় ব্যবহৃত পদ্ধতি এবং উপকরণের বৈশিষ্ট্য স্পষ্টভাবে তুলে ধরে যে, এক্সাইটনের এই অদৃশ্য কিন্তু গুরুত্বপূর্ণ কণার আচরণ বিশ্লেষণ করা কতটা জটিল।
সৌর কোষ, এলইডি এবং অন্যান্য আধা-পরিবাহী প্রযুক্তিতে এই গবেষণার ফলাফল গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখতে পারে। বর্তমান সময়ে সৌর প্যানেলগুলোর দক্ষতা সীমিত থাকার একটি কারণ হলো, তারা শুধুমাত্র আলোর নির্দিষ্ট অংশকেই ব্যবহার করে। তবে, ডার্ক এক্সাইটনের সাহায্যে উপাদানের অভ্যন্তরে শক্তির আদান-প্রদানের প্রক্রিয়া বুঝতে পারলে সৌর কোষের কার্যক্ষমতা উন্নত করা সম্ভব হতে পারে। একইভাবে, এলইডি প্রযুক্তিতেও এই কণার ব্যবহার করে বিদ্যুৎ খরচ কমিয়ে কার্যকর আলোকসজ্জার ব্যবস্থা করা যেতে পারে।
গবেষণার প্রধান অধ্যাপক স্টেফান ম্যাথিয়াস এবং প্রথম লেখক ড. ডেভিড স্মিট একত্রে বলছেন, “এই পদ্ধতি আমাদের চার্জ বহকের গতিশীলতা নিখুঁতভাবে নির্ণয় করতে সহায়ক হয়েছে।” এ ধরনের নির্ভুল পরিমাপ উপকরণের গুণগত মান ও তাদের আচরণ সম্পর্কে স্পষ্ট ধারণা প্রদান করে। এছাড়া, ড. মার্সেল রেউটজেলও উল্লেখ করেন যে, এই পদ্ধতি শুধুমাত্র নির্দিষ্ট কিছু উপাদানের জন্যই নয়, বরং ভবিষ্যতে বিভিন্ন ধরণের উপাদান গবেষণায়ও প্রয়োগ করা যাবে।
বিভিন্ন আধা-পরিবাহী উপকরণে ডার্ক এক্সাইটনের অবদান নিয়ে আলোচনার সময় দেখা যায় যে, এটি অত্যন্ত সূক্ষ্ম ও ক্ষণস্থায়ী। ছোটখাটো উপাদানগুলির ক্ষেত্রে তাদের গতিশীলতা বুঝতে পারলে, উপকরণের অভ্যন্তরে শক্তির স্থানান্তরের হার এবং প্রক্রিয়া সম্পর্কে সুস্পষ্ট ধারণা পাওয়া যায়। এই গবেষণা থেকে জানা যায়, আধুনিক উপকরণ বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির ক্ষেত্রে ডার্ক এক্সাইটনের ভূমিকা নিরূপণ করা কতটা প্রয়োজনীয়।
গবেষণার ফলাফল বৈজ্ঞানিক জার্নাল “নেচার ফোটোনিক্স” এ প্রকাশিত হয়েছে। এতে স্পষ্টভাবে প্রতীয়মান হয়েছে যে, ডার্ক এক্সাইটনের বিশ্লেষণ ও পরিমাপের মাধ্যমে আধা-পরিবাহী উপকরণের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে বিস্তারিত ধারণা তৈরি করা সম্ভব হয়েছে। এই গবেষণায় ব্যবহৃত পদ্ধতি ও পরিমাপের নিখুঁততা উপকরণের বৈজ্ঞানিক গুণমানের উন্নয়নের ক্ষেত্রে এক গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে।
উপরোক্ত গবেষণার ভিত্তিতে বলা যায়, নতুন প্রযুক্তির সাহায্যে উপকরণের অভ্যন্তরে শক্তি স্থানান্তরের প্রক্রিয়া সম্পর্কে আরো বেশি তথ্য সংগ্রহ করা সম্ভব হচ্ছে। ইহা সৌর কোষের দক্ষতা বাড়ানোর পাশাপাশি এলইডি এবং অন্যান্য আধা-পরিবাহী প্রযুক্তিতে কার্যকর পরিবর্তন আনার পথ সুগম করবে। বিজ্ঞানীরা ধারাবাহিকভাবে এ ধরনের নতুন পদ্ধতি ও প্রযুক্তি নিয়ে গবেষণা চালিয়ে যাচ্ছেন, যা আধা-পরিবাহী উপকরণ বিজ্ঞানকে এক নতুন মাত্রায় নিয়ে যেতে সহায়ক হবে।
এই গবেষণা থেকে পাওয়া তথ্য এবং পরিমাপের সঠিকতা উপকরণগত বৈজ্ঞানিক বিশ্লেষণে একটি মাইলফলক হিসেবে বিবেচিত হতে পারে। গবেষকরা যথাযথ উপায়ে ডার্ক এক্সাইটনের গতি ও আচরণ নিরূপণ করতে পেরেছেন, যা প্রমাণ করে যে, আমাদের কাছে শক্তি স্থানান্তরের প্রক্রিয়া সম্পর্কে অনেক কিছু শিখতে এখনও বাকি আছে। ইহা আলোচনার বিষয় যে, নতুন প্রযুক্তির মাধ্যমে উপকরণের অভ্যন্তরে ছোটখাটো পরিবর্তনগুলি বিশ্লেষণ করা সম্ভব হচ্ছে, যা দৈনন্দিন জীবনের বিভিন্ন প্রযুক্তিগত সমস্যার সমাধানে সহায়ক ভূমিকা রাখতে পারে।
