संदर्भ:
हाल ही में, चीन और जापान के शोधकर्ताओं की एक टीम ने फिजिकल रिव्यू लेटर्स पत्रिका में बताया कि उन्हें इस बात के स्पष्ट संकेत मिले हैं कि नियोबियम डाइसेलेनाइड (Nbse2) बोस धातु बन सकता है।
अन्य संबंधित जानकारी
- शोधकर्ता NbSe₂ को बोस धातु के रूप में वर्गीकृत करने में सावधानी बरत रहे हैं, क्योंकि इस अवस्था की परिभाषा अभी तक पूरी तरह स्पष्ट नहीं हो पाई है।
- अध्ययन के प्रमुख शोधकर्ता, नानजिंग विश्वविद्यालय के प्रोफेसर शियाओशियांग शी के अनुसार, हालांकि परिणाम बोस धातु अवस्था की संभावित स्थिति की ओर संकेत करते हैं, लेकिन इसके अस्तित्व को पूरी तरह से समझने और पुष्टि करने के लिए और अधिक कार्य करने की आवश्यकता है।
बोस धातु के बारे में
- क्रांतिक तापमान से नीचे कुछ धातुओं में इलेक्ट्रॉन आकर्षक बल का अनुभव करते हैं और युग्मित होते हैं, लेकिन वे संघनित होकर भी अतिचालक (सुपरकंडक्टर) नहीं बनते।
- अतिचालक बनने के बजाय, यह पदार्थ एक बेहतर चालक (कंडक्टर) बन जाता है और कूपर युग्मों (इलेक्ट्रॉन युग्मों) का उपयोग करके विद्युत प्रवाह का संचालन करता है, न कि व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों का। इस अवस्था को बोस धातु कहा जाता है।
- बोस धातु की मुख्य विशेषता आंशिक चालकता है , जहां कूपर युग्म बनते हैं, लेकिन लंबी दूरी की अतिचालकता समरूपता प्रदर्शित नहीं करते हैं।
- यह एक प्रकार की असामान्य धात्विक अवस्था (AMS) है , जिसमें कूपर युग्म (इलेक्ट्रॉन युग्म जो सामान्यतः अतिचालकों में बनते हैं) अतिचालक अवस्था में संघनित होने में विफल हो जाते हैं।
- संघनित पदार्थ भौतिकी, जिसे AMS के नाम से जाना जाता है, अव्यवस्थित धातुओं को समझने के लिए महत्वपूर्ण है, जहां परमाणुओं का ग्रिड अनियमित संरचना या अशुद्धियों से प्रभावित होता है, या सामग्री को इस तरह मिश्रित किया जाता है कि वह ‘नियमित’ धातु की तरह व्यवहार नहीं कर पाती।
- वर्तमान में, बोस धातुओं का व्यावहारिक अनुप्रयोग नहीं है।
- अव्यवस्थित धातुओं का वर्णन करने वाले पारंपरिक सिद्धांत कहते हैं कि परम शून्य तापमान पर, धातुओं में या तो शून्य चालकता होनी चाहिए (एक इन्सुलेटर बन जाना) या अनंत चालकता (एक सुपरकंडक्टर बन जाना)।
- बोस धातुएं इस विवरण को चुनौती देती है क्योंकि इसकी चालकता शून्य और अनंत के बीच होती है।
नियोबियम डाइसेलेनाइड पर अध्ययन के मुख्य बिन्दु:
- NbSe₂ एक ज्ञात पदार्थ है जो कम तापमान पर अतिचालक बन जाता है, तथा अतिचालक अवस्था में प्रवेश करने पर चुंबकीय क्षेत्र को निष्कासित करने का विशिष्ट व्यवहार प्रदर्शित करता है।
- जैसे-जैसे चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता बढ़ती है, NbSe₂ एक “मिश्रित अवस्था” में प्रवेश करता है, जहां यह चुंबकीय क्षेत्र को इसकी अतिचालकता को पूरी तरह से बाधित किए बिना पृथक स्थानों में प्रवेश करने की अनुमति देता है।
- NbSe2 एक प्रकार-II अतिचालक है क्योंकि यह चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर गतिशील व्यवहार प्रदर्शित करता है।
- टाइप-II सुपरकंडक्टरों में, इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करने वाले बल, पदार्थ के ठंडा होने और चुम्बकित होने पर अधिक मजबूत हो जाते हैं, विशेषकर यदि पदार्थ भौतिक रूप से पतला हो।
- शोधकर्ताओं ने परिकल्पना की कि यदि NbSe₂ के द्वि-आयामी (2D) संस्करण (अनिवार्य रूप से इसके अणुओं की एक परत) को एक विशिष्ट दिशा में चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में लाया जाए, तो यह बोस धातु का निर्माण कर सकता है।
- उनके प्रयोगों ने इस असामान्य धात्विक अवस्था के संकेत दिखाए, जहां कूपर युग्म बने लेकिन अतिचालक अवस्था में संघनित होने में विफल रहे तथा रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके इसकी पुष्टि की गई ।
- NbSe₂ के मामले में, जैसे-जैसे पदार्थ पतला होता गया और विशिष्ट चुंबकीय स्थितियों के अधीन होता गया, यह हॉल प्रतिरोध गायब हो गया (यह एक संकेतक है कि पदार्थ के आवेश वाहक निजी इलेक्ट्रॉनों के बजाय कूपर युग्म थे)।
अनुसंधान का महत्व
- बोस धातु के क्षेत्र में अध्ययन से क्वांटम पदार्थों के बारे में गहरी समझ प्राप्त हो सकती है, और यह क्वांटम कंप्यूटिंग तथा अत्यधिक कुशल चालक जैसी भविष्य की तकनीकों के विकास के लिए नए मार्ग खोल सकता है।
- यह अतिचालकता को बाधित करने में चरण उतार-चढ़ाव की भूमिका के बारे में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है, तथा अतिचालक और गैर-अतिचालक पदार्थों पर मौजूदा सिद्धांतों को परिष्कृत करने में मदद मिल सकती है।