خبریں

جدید دنیا میں تقریباً ہر چیز جس کا ہم سامنا کرتے ہیں وہ کسی حد تک الیکٹرانکس پر انحصار کرتی ہے۔ چونکہ ہم نے میکینیکل کام پیدا کرنے کے لیے بجلی کے استعمال کا طریقہ دریافت کیا تھا، ہم نے تکنیکی طور پر اپنی زندگی کو بہتر بنانے کے لیے چھوٹے اور بڑے آلات بنائے ہیں۔ برقی روشنی سے لے کر اسمارٹ فونز تک، ہر ڈیوائس ہم صرف چند سادہ اجزاء پر مشتمل ہوتے ہیں جو مختلف کنفیگریشنز میں ایک ساتھ سلے ہوئے ہیں۔ درحقیقت، ایک صدی سے زیادہ عرصے سے، ہم نے انحصار کیا ہے:
ہمارا جدید الیکٹرانکس انقلاب ان چار قسم کے اجزاء پر انحصار کرتا ہے، نیز – بعد میں – ٹرانجسٹرز، ہمارے پاس تقریباً ہر وہ چیز لانے کے لیے جو ہم آج استعمال کرتے ہیں۔ کم طاقت، اور اپنے آلات کو ایک دوسرے سے جوڑتے ہوئے، ہم تیزی سے ان کلاسک حدود کو عبور کر لیتے ہیں۔ ٹیکنالوجی۔ لیکن، 2000 کی دہائی کے اوائل میں، پانچ ترقیاں سب ایک ساتھ آئیں، اور انہوں نے ہماری جدید دنیا کو تبدیل کرنا شروع کر دیا ہے۔ یہ سب کچھ کیسے ہوا۔
1.) گرافین کی ترقی۔ فطرت میں پائے جانے والے یا لیبارٹری میں بنائے گئے تمام مواد میں سے، ہیرا اب سب سے مشکل مواد نہیں رہا ہے۔ چھ سخت ہیں، سب سے مشکل گرافین ہیں۔ 2004 میں، گرافین، کاربن کی ایک ایٹم موٹی شیٹ۔ ایک ہیکساگونل کرسٹل پیٹرن میں ایک ساتھ بند، اتفاقی طور پر لیب میں الگ تھلگ کر دیا گیا تھا۔ اس پیش قدمی کے صرف چھ سال بعد، اس کے دریافت کنندگان آندرے ہیم اور کوسٹیا نووسیلوف کو فزکس میں نوبل انعام سے نوازا گیا۔ نہ صرف یہ اب تک کا سب سے مشکل مواد ہے، جو ناقابل یقین حد تک لچکدار ہے۔ جسمانی، کیمیائی اور تھرمل تناؤ، لیکن یہ دراصل ایٹموں کی ایک بہترین جالی ہے۔
گرافین میں بھی دلکش کنڈکٹیو خصوصیات ہیں، مطلب یہ ہے کہ اگر الیکٹرانک آلات بشمول ٹرانزسٹرز کو سلکان کی بجائے گرافین سے بنایا جا سکتا ہے، تو وہ ممکنہ طور پر آج کے دور میں موجود کسی بھی چیز سے چھوٹے اور تیز ہو سکتے ہیں۔ گرمی سے بچنے والا، مضبوط مواد جو بجلی بھی چلاتا ہے۔ اس کے علاوہ، گرافین روشنی کے لیے تقریباً 98 فیصد شفاف ہے، جس کا مطلب ہے کہ یہ شفاف ٹچ اسکرین، روشنی خارج کرنے والے پینلز اور یہاں تک کہ سولر سیلز کے لیے بھی انقلابی ہے۔ پہلے، "شاید ہم الیکٹرانکس کے ایک اور چھوٹے چھوٹے ہونے کے دہانے پر ہیں جو مستقبل میں کمپیوٹرز کو مزید موثر بنانے کا باعث بنے گا۔"
2.) سرفیس ماؤنٹ ریزسٹر۔ یہ سب سے پرانی "نئی" ٹیکنالوجی ہے اور شاید ہر اس شخص سے واقف ہے جس نے کمپیوٹر یا سیل فون کو الگ کیا ہو۔ سطحی ماؤنٹ ریزسٹر ایک چھوٹی مستطیل چیز ہے، جو عام طور پر سیرامک ​​سے بنی ہوتی ہے، جس کے دونوں کناروں پر کنڈکٹیو ہوتا ہے۔ سرامکس کی ترقی، جو زیادہ طاقت یا گرمی کو ضائع کیے بغیر کرنٹ کے بہاؤ کے خلاف مزاحمت کرتی ہے، نے ایسے ریزسٹرس بنانا ممکن بنایا ہے جو پہلے استعمال کیے گئے پرانے روایتی ریزسٹرس سے بہتر ہوں: محوری لیڈ ریزسٹرس۔
یہ خصوصیات اسے جدید الیکٹرانکس میں استعمال کرنے کے لیے مثالی بناتی ہیں، خاص طور پر کم طاقت والے اور موبائل آلات۔ اگر آپ کو ریزسٹر کی ضرورت ہو، تو آپ ان میں سے کسی ایک SMDs (سرفیس ماؤنٹ ڈیوائسز) کا استعمال کر سکتے ہیں تاکہ آپ کو ریزسٹرس کے لیے درکار سائز کو کم کیا جا سکے، یا اسے بڑھایا جا سکے۔ طاقت جو آپ ایک ہی سائز کی رکاوٹوں کے اندر ان پر لاگو کر سکتے ہیں۔
3.) Supercapacitors.Capacitors قدیم ترین الیکٹرانک ٹیکنالوجیز میں سے ایک ہیں۔ یہ ایک سادہ سیٹ اپ پر مبنی ہیں جس میں دو ترسیلی سطحیں (پلیٹ، سلنڈر، کروی گولے وغیرہ) ایک دوسرے سے تھوڑے فاصلے سے الگ ہو جاتی ہیں، اور دونوں سطحیں مساوی اور مخالف چارجز کو برقرار رکھنے کے قابل ہوتی ہیں۔ جب آپ کیپسیٹر سے کرنٹ گزرنے کی کوشش کرتے ہیں تو یہ چارج ہوتا ہے اور جب آپ کرنٹ کو بند کرتے ہیں یا دو پلیٹوں کو جوڑتے ہیں تو کیپسیٹر خارج ہو جاتا ہے۔ Capacitors کی وسیع رینج ہوتی ہے، بشمول توانائی کا ذخیرہ، a جاری ہونے والی توانائی، اور پیزو الیکٹرک الیکٹرانکس کا تیزی سے پھٹ جانا، جہاں ڈیوائس کے دباؤ میں تبدیلی برقی سگنل پیدا کرتی ہے۔
بلاشبہ، بہت، بہت چھوٹے پیمانے پر چھوٹے فاصلوں سے الگ کر کے متعدد پلیٹیں بنانا نہ صرف چیلنجنگ ہے بلکہ بنیادی طور پر محدود ہے۔ مواد میں حالیہ پیشرفت—خاص طور پر کیلشیم کاپر ٹائٹانیٹ (CCTO)— چھوٹی جگہوں پر چارج کی بڑی مقدار کو ذخیرہ کر سکتی ہے: سپر کیپیسیٹر۔ ان چھوٹے آلات کو ختم ہونے سے پہلے کئی بار چارج اور ڈسچارج کیا جا سکتا ہے۔ تیزی سے چارج اور خارج ہونا؛ اور پرانے کیپسیٹرز کے فی یونٹ حجم سے 100 گنا زیادہ توانائی ذخیرہ کرتے ہیں۔ یہ ایک گیم کو تبدیل کرنے والی ٹیکنالوجی ہیں جب بات الیکٹرانکس کو چھوٹی کرنے کی آتی ہے۔
4.) سپر انڈکٹرز۔ "بگ تھری" میں سے آخری کے طور پر، سپر انڈکٹر 2018 تک سامنے آنے والا تازہ ترین پلیئر ہے۔ ایک انڈکٹر بنیادی طور پر ایک کنڈلی ہے جس کا استعمال مقناطیسی کور کے ساتھ کیا جاتا ہے۔ فیلڈ، جس کا مطلب ہے کہ اگر آپ اس کے ذریعے کرنٹ کو بہنے دینے کی کوشش کرتے ہیں، تو یہ تھوڑی دیر کے لیے مزاحمت کرتا ہے، پھر اس کے ذریعے کرنٹ کو آزادانہ طور پر بہنے دیتا ہے، اور آخر میں جب آپ کرنٹ کو بند کرتے ہیں تو دوبارہ تبدیلیوں کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ ریزسٹرز اور کیپسیٹرز کے ساتھ ساتھ، وہ ہیں تمام سرکٹس کے تین بنیادی عناصر۔ لیکن پھر، ایک حد ہے کہ وہ کتنے چھوٹے حاصل کر سکتے ہیں۔
مسئلہ یہ ہے کہ انڈکٹنس ویلیو انڈکٹر کے سطحی رقبے پر منحصر ہوتی ہے، جو کہ چھوٹے بنانے کے لحاظ سے خوابوں کا قاتل ہے۔ لیکن کلاسک مقناطیسی انڈکٹنس کے علاوہ، حرکی توانائی کی انڈکٹنس کا تصور بھی موجود ہے: کی جڑتا کرنٹ لے جانے والے ذرات خود اپنی حرکت میں تبدیلیوں کو روکتے ہیں۔ جس طرح ایک لائن میں چیونٹیوں کو اپنی رفتار کو تبدیل کرنے کے لیے ایک دوسرے سے "بات" کرنی ہوتی ہے، اسی طرح یہ کرنٹ لے جانے والے ذرات، الیکٹرانوں کی طرح، رفتار بڑھانے کے لیے ایک دوسرے پر زور لگانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ تبدیلی کے خلاف یہ مزاحمت حرکت کا احساس پیدا کرتی ہے۔ کوستاو بنرجی کی نینو الیکٹرانکس ریسرچ لیبارٹری کی قیادت میں، گرافین ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ایک حرکی توانائی انڈکٹر اب تیار کیا گیا ہے: اب تک ریکارڈ کیا گیا سب سے زیادہ انڈکٹنس کثافت مواد۔
5.) کسی بھی ڈیوائس میں گرافین ڈالیں۔ اب آئیے اسٹاک لیتے ہیں۔ ہمارے پاس گرافین ہے۔ ہمارے پاس ریزسٹرس، کیپسیٹرز اور انڈکٹرز کے "سپر" ورژن ہیں - چھوٹے، مضبوط، قابل اعتماد اور موثر۔ الیکٹرانکس میں الٹرا منیٹورائزیشن انقلاب میں آخری رکاوٹ کم از کم نظریہ میں، کسی بھی ڈیوائس (تقریباً کسی بھی مواد سے بنا) کو الیکٹرانک ڈیوائس میں تبدیل کرنے کی صلاحیت ہے۔ اسے ممکن بنانے کے لیے، ہمیں صرف گرافین پر مبنی الیکٹرانکس کو کسی بھی قسم کے مواد میں شامل کرنے کی صلاحیت کی ضرورت ہے، لچکدار مواد سمیت۔ حقیقت یہ ہے کہ گرافین میں اچھی روانی، لچک، طاقت اور چالکتا ہے، جبکہ انسانوں کے لیے بے ضرر ہے، اس مقصد کے لیے اسے مثالی بناتا ہے۔
پچھلے کچھ سالوں میں، گرافین اور گرافین کے آلات کو اس طرح سے بنایا گیا ہے جو صرف مٹھی بھر عمل کے ذریعے حاصل کیا گیا ہے جو خود کافی سخت ہیں۔ آپ سادہ پرانے گریفائٹ کو آکسائڈائز کر سکتے ہیں، اسے پانی میں تحلیل کر سکتے ہیں، اور کیمیائی بخارات سے گرافین بنا سکتے ہیں۔ تاہم، صرف چند ذیلی جگہیں ہیں جن پر گرافین کو اس طرح سے جمع کیا جا سکتا ہے۔ آپ کیمیاوی طور پر گرافین آکسائیڈ کو کم کر سکتے ہیں، لیکن اگر آپ ایسا کرتے ہیں، تو آپ کو خراب معیار کا گرافین ملے گا۔ ، لیکن یہ آپ کو اپنے تیار کردہ گرافین کے سائز یا موٹائی کو کنٹرول کرنے کی اجازت نہیں دیتا ہے۔
یہ وہ جگہ ہے جہاں لیزر سے کندہ شدہ گرافین میں پیشرفت ہوتی ہے۔ اسے حاصل کرنے کے دو اہم طریقے ہیں؛ ایک یہ ہے کہ گرافین آکسائیڈ کے ساتھ شروعات کی جائے۔ پہلے کی طرح ہی: آپ گریفائٹ لیتے ہیں اور اسے آکسائڈائز کرتے ہیں، لیکن کیمیائی طور پر اسے کم کرنے کے بجائے، آپ اسے کم کرتے ہیں۔ ایک لیزر کے ساتھ۔ کیمیاوی طور پر کم ہونے والے گرافین آکسائیڈ کے برعکس، یہ ایک اعلیٰ معیار کی پروڈکٹ ہے جسے سپر کیپیسیٹرز، الیکٹرانک سرکٹس اور میموری کارڈز میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔
آپ پولیمائیڈ، ایک اعلی درجہ حرارت والے پلاسٹک، اور پیٹرن گرافین کو براہ راست لیزر کے ساتھ بھی استعمال کر سکتے ہیں۔ لیزر پولیمائیڈ نیٹ ورک میں کیمیائی بانڈز کو توڑتا ہے، اور کاربن ایٹم تھرمل طور پر خود کو باریک، اعلیٰ معیار کی گرافین شیٹس بنانے کے لیے دوبارہ منظم کرتے ہیں۔ پولیمائیڈ نے دکھایا ہے۔ ایک ٹن ممکنہ ایپلی کیشنز، کیونکہ اگر آپ اس پر گرافین سرکٹس کندہ کر سکتے ہیں، تو آپ بنیادی طور پر پولیمائیڈ کی کسی بھی شکل کو پہننے کے قابل الیکٹرانکس میں تبدیل کر سکتے ہیں۔
لیکن شاید سب سے زیادہ دلچسپ — لیزر سے کندہ شدہ گرافین کی نئی دریافتوں کے ابھرنے، عروج اور ہر جگہ ہونے کے پیش نظر — فی الحال جو کچھ ممکن ہے اس کے افق پر ہے۔ .ٹیکنالوجی کے آگے بڑھنے میں ناکام ہونے کی سب سے بڑی مثال بیٹریاں ہیں۔ آج، ہم تقریباً ڈرائی سیل کیمسٹری کو برقی توانائی کو ذخیرہ کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں، جو صدیوں پرانی ٹیکنالوجی ہے۔ اسٹوریج کے نئے آلات کے پروٹوٹائپس، جیسے زنک ایئر بیٹریاں اور سالڈ سٹیٹ لچکدار الیکٹرو کیمیکل کیپسیٹرز بنائے گئے ہیں۔
لیزر کندہ شدہ گرافین کے ساتھ، نہ صرف ہم توانائی کو ذخیرہ کرنے کے طریقے میں انقلاب برپا کر سکتے ہیں، بلکہ ہم پہننے کے قابل آلات بھی بنا سکتے ہیں جو مکینیکل توانائی کو بجلی میں تبدیل کر سکتے ہیں: triboelectric nanogenerators۔ ہم قابل ذکر نامیاتی فوٹو وولٹائکس بنا سکتے ہیں جو شمسی توانائی میں انقلاب لانے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ لچکدار بائیو فیول سیل بھی بنا سکتے ہیں۔ امکانات بہت زیادہ ہیں۔ توانائی کو جمع کرنے اور ذخیرہ کرنے کی سرحدوں پر، انقلابات تمام مختصر مدت میں ہوتے ہیں۔
مزید برآں، لیزر سے کندہ شدہ گرافین کو بے مثال سینسرز کے دور کا آغاز کرنا چاہیے۔ اس میں جسمانی سینسرز شامل ہیں، کیونکہ جسمانی تبدیلیاں (جیسے درجہ حرارت یا تناؤ) برقی خصوصیات میں تبدیلیاں لاتی ہیں جیسے مزاحمت اور رکاوٹ (جس میں اہلیت اور انڈکٹنس کی شراکت بھی شامل ہے۔ اس میں وہ آلات بھی شامل ہیں جو گیس کی خصوصیات اور نمی میں تبدیلیوں کا پتہ لگاتے ہیں، اور – جب انسانی جسم پر لاگو ہوتے ہیں تو – کسی کے اہم علامات میں جسمانی تبدیلیاں آتی ہیں۔ مثال کے طور پر، اسٹار ٹریک سے متاثر ٹرائکورڈر کا خیال جلد ہی متروک ہو سکتا ہے۔ صرف ایک اہم علامات کی نگرانی کرنے والے پیچ کو منسلک کرنا جو ہمارے جسم میں کسی بھی تشویشناک تبدیلی سے فوری طور پر آگاہ کرتا ہے۔
سوچ کی یہ لکیر ایک بالکل نیا میدان بھی کھول سکتی ہے: لیزر سے کندہ شدہ گرافین ٹیکنالوجی پر مبنی بائیو سینسرز۔ لیزر سے کندہ شدہ گرافین پر مبنی ایک مصنوعی گلا گلے کے کمپن کی نگرانی میں مدد کر سکتا ہے، کھانسی، گونجنے، چیخنے، نگلنے اور سر ہلانے کے درمیان سگنل کے فرق کی نشاندہی کرنے میں۔ اگر آپ ایک مصنوعی بائیورسیپٹر بنانا چاہتے ہیں جو مخصوص مالیکیولز کو نشانہ بنا سکتا ہے، مختلف پہننے کے قابل بائیو سینسرز کو ڈیزائن کر سکتا ہے، یا یہاں تک کہ مختلف ٹیلی میڈیسن ایپلی کیشنز کو فعال کرنے میں مدد کرتا ہے تو لیزر سے کندہ شدہ گرافین میں بھی بڑی صلاحیت موجود ہے۔
یہ 2004 تک نہیں تھا کہ گرافین کی چادریں تیار کرنے کا طریقہ، کم از کم جان بوجھ کر، سب سے پہلے تیار کیا گیا تھا۔ اس کے بعد کے 17 سالوں میں، متوازی پیشرفت کا ایک سلسلہ بالآخر سامنے آیا ہے کہ انسانوں کے الیکٹرانکس کے ساتھ تعامل کے طریقے میں انقلاب لانے کا امکان ہے۔ گرافین پر مبنی آلات کی تیاری اور گھڑنے کے تمام موجودہ طریقوں کے مقابلے میں، لیزر سے کندہ شدہ گرافین مختلف قسم کی ایپلی کیشنز میں سادہ، بڑے پیمانے پر پیداواری، اعلیٰ معیار اور سستے گرافین پیٹرن کو قابل بناتا ہے جس میں جلد کے الیکٹرانکس میں تبدیلی بھی شامل ہے۔
مستقبل قریب میں، توانائی کے شعبے میں پیشرفت کی توقع کرنا مناسب ہے، بشمول توانائی کنٹرول، توانائی کی کٹائی، اور توانائی کا ذخیرہ۔ اس کے علاوہ مستقبل قریب میں سینسرز میں پیش رفت ہو رہی ہے، بشمول فزیکل سینسرز، گیس سینسرز، اور یہاں تک کہ بائیو سینسرز۔ ممکنہ طور پر پہننے کے قابل آلات سے انقلاب آنے کا امکان ہے، جس میں تشخیصی ٹیلی میڈیسن ایپلی کیشنز کے آلات بھی شامل ہیں۔ یقینی طور پر، بہت سے چیلنجز اور رکاوٹیں باقی ہیں۔ لیکن ان رکاوٹوں میں انقلابی بہتری کے بجائے اضافہ کی ضرورت ہے۔ الٹرا سمال الیکٹرانکس پہلے سے کہیں زیادہ ہے۔ گرافین ٹیکنالوجی میں جدید ترین ترقی کے ساتھ، مستقبل بہت سے طریقوں سے یہاں موجود ہے۔