الٹرا شارٹ لیزر پلس ٹیکنالوجی میں ایک نئی پیش رفت

لیزر لاتعداد آلات اور صنعتوں کا لازمی حصہ بن رہے ہیں۔ جب ایک لیزر بیم نانوسکل مواد کی سطح کے ساتھ تعامل کرتا ہے، تو یہ روشنی کی ایک لہر خارج کرتا ہے جسے "پلاسمون" (پلازما ایکسائٹن) کہا جاتا ہے، اور دیے گئے پلازما ایکسائٹن کی خصوصیات معلومات پہنچا سکتی ہیں۔ آپٹیکل ٹرانسمیشن میں، ایک لیزر روشنی کو ایک جزو میں پمپ کرتا ہے جسے "سیچو ایبل جاذب" کہا جاتا ہے تاکہ آپٹیکل سگنل تیار کیا جا سکے۔
حال ہی میں، ایریزونا اسٹیٹ یونیورسٹی میں الیکٹریکل انجینئرنگ کے ایسوسی ایٹ پروفیسر یو یاو، اور ایریزونا اسٹیٹ کے سینٹر فار فوٹوونکس انوویشن میں ان کی تحقیقی ٹیم نے ایک تیز، زیادہ توانائی کے قابل نانوسکل لیزر عنصر کو ڈیزائن کیا ہے جسے گرافین-پلازما ہائبرڈ میٹا سٹرکچرڈ سیچو ایبل ایسوربر کہتے ہیں، یا GPSMA۔
GPSMA کی صنعتوں میں ممکنہ ایپلی کیشنز ہیں جیسے مواصلات، انفارمیشن پروسیسنگ، سپیکٹروسکوپی اور بائیو میڈیسن۔ جاذب کا استعمال رفتار، کارکردگی اور مجموعی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ڈیٹا ٹرانسمیشن، انفارمیشن پروسیسنگ، بائیو میڈیکل سینسنگ، اور امیجنگ ٹیکنالوجیز کو آگے بڑھانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔
آپٹیکل ماڈیولیشن اور سیر ایبل جذب میں اس کی فائدہ مند خصوصیات کی وجہ سے، یو یاؤ کی ٹیم نے ان کی نشوونما میں ایک مصنوعی طور پر انجنیئر شدہ دھاتی گرافین ہائبرڈ کو شامل کیا۔
سائنسی جریدے ACS Nano میں شائع ہونے والے ایک حالیہ مقالے میں، Yao نے بتایا کہ کس طرح اس کی لیب نے گرافین پر مبنی سیچو ایبل جذب کرنے والے کو مربوط کیا اور کس طرح وہ انتہائی تیز ردعمل کے اوقات کو برقرار رکھتے ہوئے بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے لیے ڈیوائس کو بہتر بنانے میں کامیاب ہوئے۔
انہوں نے یہ اہم نتائج ایک آپٹیکل اینٹینا سرنی کو ڈیزائن کرکے حاصل کیے جو جذب کو فروغ دینے کے لیے مواد میں موجود نانوسکل خلا پر روشنی کو مرکوز کرتا ہے، جسے ہاٹ سپاٹ کہا جاتا ہے۔ لیزر کو ان گرم مقامات پر مرکوز کرکے، انہوں نے بہتر کارکردگی اور توانائی کی کھپت میں کمی کا مشاہدہ کیا۔
"گرافین ہلکا پھلکا ہے اور اس کا آپٹیکل رسپانس ٹائم تیز ہے، لیکن اس کی monolayer شکل میں کم جذب ہے،" Yu Yao نے کہا، "ہم نے ڈیوائس کو اس لیے ڈیزائن کیا ہے کہ نانوسکل ہاٹ اسپاٹ پر روشنی کے جذب کو شدت کے تین سے زیادہ آرڈرز سے بڑھایا جا سکے، نہ صرف مضبوط روشنی جذب بلکہ سنترپتی جذب اثر بھی۔ GPSMA کے ساتھ، ہم ایک سیر ایبل جذب کرنے والا آلہ بنا رہے ہیں جو درحقیقت بجلی کی کھپت کو تقریباً دو سے تین آرڈرز تک کم کر سکتا ہے۔"
اس کی نمایاں طور پر بڑھتی ہوئی رفتار کی بنیاد پر، ان کی نئی ٹیکنالوجی انفراریڈ لیزر سپیکٹروسکوپی اور تیز رفتار آپٹیکل سگنل کمیونیکیشنز (فائبر آپٹک کیبل اور سیٹلائٹ کمیونیکیشنز) کے لیے نئے مواقع کھولے گی۔
"ہمارا آلہ ریکارڈ تیز رفتاری سے کام کر سکتا ہے،" Yu Yao نے کہا، "روایتی سیچو ایبل جذب کرنے والے نینو سیکنڈ ٹائم اسکیل پر کام کر سکتے ہیں، لیکن اب ہم تقریباً 60 فیمٹو سیکنڈز تک پہنچ سکتے ہیں، جو پہلے سے 100 سے زیادہ،000 گنا زیادہ تیز ہے۔ "
GPSMA فی الحال برقی مقناطیسی سپیکٹرم پر قریب اورکت طول موج پر کام کرتا ہے۔ چونکہ گرافین کا ایک وسیع نظری ردعمل ہے، اس لیے یہ اپنی سپیکٹرل کوریج کو انفراریڈ اسپیکٹرل خطے میں طویل طول موج تک بڑھا سکتا ہے، جس کے مالیکیولر سپیکٹروسکوپی اور آپٹیکل کمیونیکیشنز کے لیے اہم مضمرات ہیں۔ تاہم، طویل طول موج کے لیے، سیر ایبل جذب کو حاصل کرنا اور الٹرا شارٹ لیزر دالیں پیدا کرنا روایتی طور پر زیادہ مشکل ہے۔ لہذا، GPSMA ڈیزائن کا تصور اس طرح کے تکنیکی خلا کو پُر کر سکتا ہے۔
یو یاؤ کی ٹیم کے آلے میں ٹیلی کمیونیکیشن، توانائی اور بائیو میڈیکل انڈسٹریز میں ممکنہ ایپلی کیشنز ہیں۔ اس طرح کے جذب کرنے والوں کو فائبر آپٹک کیبلز کی رفتار، کارکردگی اور مجموعی کارکردگی کو بہتر بنانے، ڈیٹا ٹرانسمیشن، شمسی سیل کی کارکردگی اور بیماری کا پتہ لگانے والی امیجنگ ٹیکنالوجیز کو آگے بڑھانے کے مواقع فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔