مقناطیس اور لیزر کے تجربات سے دریافتیں توانائی کے موثر ڈیٹا اسٹوریج کے لیے ایک اعزاز ثابت ہو سکتی ہیں۔
"ہم آپٹو میگنیٹک تعاملات کی طبیعیات کا مطالعہ کرنا چاہتے تھے،" راہول جنگید نے کہا، جنہوں نے اپنی پی ایچ ڈی کی ڈگری حاصل کرتے ہوئے اس پروجیکٹ کے ڈیٹا کے تجزیہ کی قیادت کی۔ یو سی ڈیوس میں ایک ایسوسی ایٹ پروفیسر روپالی کوکریجا کی ہدایت پر میٹریل سائنس اور انجینئرنگ میں۔ "جب آپ ایک بہت ہی مختصر لیزر پلس کے ساتھ مقناطیسی ڈومین کو مارتے ہیں تو کیا ہوتا ہے؟"
ڈومین مقناطیس کے اندر ایک خطہ ہے جو قطب شمالی سے قطب جنوبی کی طرف پلٹتا ہے۔ یہ خاصیت ڈیٹا اسٹوریج کے لیے استعمال ہوتی ہے، جیسے کہ کمپیوٹر ہارڈ ڈسک ڈرائیوز میں۔
جنگید اور ان کے ساتھیوں نے پایا کہ جب مقناطیس کو پلسڈ لیزر سے ٹکرایا جاتا ہے تو فیرو میگنیٹک پرت میں ڈومین کی دیواریں تقریباً 66 کلومیٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے حرکت کرتی ہیں، جو کہ پہلے سوچی گئی رفتار کی حد سے تقریباً 100 گنا زیادہ تیز ہے۔
اس رفتار سے چلنے والی ڈومین کی دیواریں ڈرامائی طور پر متاثر کر سکتی ہیں کہ ڈیٹا کو کیسے ذخیرہ اور پروسیس کیا جاتا ہے، تیز، زیادہ مستحکم میموری فراہم کرنے اور اسپنٹرونکس ڈیوائسز، جیسے ہارڈ ڈسک ڈرائیوز کی توانائی کی کھپت کو کم کرتی ہے، جو ذخیرہ کرنے کے لیے مقناطیسی دھات کی متعدد تہوں میں الیکٹران اسپن کا استعمال کرتی ہے۔ پروسیسنگ یا معلومات کی ترسیل.
جنگید نے کہا، "کسی نے سوچا بھی نہیں تھا کہ یہ دیواریں اتنی تیزی سے حرکت کر سکتی ہیں کیونکہ انہیں اپنی حدوں تک پہنچنا تھا۔" "یہ بالکل کیلے لگتا ہے، لیکن یہ سچ ہے." یہ واکر کی خرابی کے رجحان کی وجہ سے "کیلے" ہے، جو کہتا ہے کہ ڈومین کی دیواروں کو مؤثر طریقے سے ٹوٹنے اور حرکت کرنا بند کرنے سے پہلے صرف ایک مقررہ رفتار سے ہی آگے بڑھایا جا سکتا ہے۔ تاہم، یہ مطالعہ اس بات کا ثبوت فراہم کرتا ہے کہ لیزر کا استعمال ڈومین کی دیواروں کو پہلے نامعلوم رفتار پر چلانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔
جبکہ زیادہ تر ذاتی آلات جیسے کہ لیپ ٹاپ اور سیل فون تیز فلیش ڈرائیوز استعمال کرتے ہیں، ڈیٹا سینٹرز سستی، سست ہارڈ ڈرائیوز استعمال کرتے ہیں۔ تاہم، جب بھی تھوڑی سی معلومات پر کارروائی کی جاتی ہے یا پلٹ جاتی ہے، ڈرائیوز مقناطیسی میدان کا استعمال کرتے ہوئے کنڈلی کے ذریعے حرارت کو چلانے کے لیے بہت زیادہ توانائی جلاتی ہیں۔ اگر ڈرائیوز مقناطیسی تہوں پر لیزر پلس استعمال کر سکتی ہیں، تو ڈیوائسز کم وولٹیج پر کام کریں گی اور بٹ فلپنگ کے لیے درکار توانائی بہت کم ہو جائے گی۔
موجودہ تخمینوں سے پتہ چلتا ہے کہ آئی سی ٹیز 2030 تک دنیا کی توانائی کی طلب کا 21 فیصد حصہ ڈالیں گے، جو موسمیاتی تبدیلی میں حصہ ڈالیں گے، جس کو جانگد اور شریک مصنفین نے "الٹرا فاسٹ آپٹیکل ایکسائٹیشن کے تحت انتہائی ڈومین وال ویلوسیٹیز" کے عنوان سے ایک مقالے میں نمایاں کیا ہے، جو شائع ہوا تھا۔ 19 دسمبر کو جریدے فزیکل ریویو لیٹرز میں۔ یہ دریافت ایک ایسے وقت میں ہوئی ہے جب توانائی کی بچت والی ٹیکنالوجیز کی تلاش انتہائی اہم ہے۔
تجربہ کرنے کے لیے، جنگید اور اس کے ساتھی، بشمول نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کے محققین؛ کیلیفورنیا یونیورسٹی، سان ڈیاگو؛ یونیورسٹی آف کولوراڈو، یونیورسٹی آف کولوراڈو اسپرنگس، اور سٹاک ہوم یونیورسٹی نے مفت الیکٹران لیزر ریڈی ایشن کے لیے کثیر الضابطہ تحقیقی سہولت کا استعمال کیا، جو ٹریسٹ، اٹلی میں واقع ایک مفت الیکٹران لیزر ذریعہ ہے۔
"مفت الیکٹران لیزر ایک پاگل سہولت ہے،" جنگید نے کہا۔ "یہ ایک 2- میل لمبی ویکیوم ٹیوب ہے جہاں آپ مٹھی بھر الیکٹران لیتے ہیں، انہیں روشنی کی رفتار تک تیز کرتے ہیں، اور آخر کار انہیں ایکس رے پیدا کرنے کے لیے اس قدر روشن کرتے ہیں کہ اگر آپ محتاط نہیں رہے تو آپ کے نمونے کو بخارات بنایا جا سکتا ہے۔ اس کے بارے میں سوچئے کہ زمین پر پڑنے والی تمام سورج کی روشنی کو ایک پیسہ پر مرکوز کرنا ہے- یعنی فری الیکٹران لیزر میں ہمارے پاس کتنا فوٹوون فلوکس ہے۔
فرمی میں، گروپ نے ایکس رے کا استعمال اس بات کی پیمائش کرنے کے لیے کیا کہ جب کوبالٹ، آئرن، اور نکل کی متعدد تہوں والے نانوسکل میگنےٹ فیمٹوسیکنڈ دالوں سے پرجوش ہوتے ہیں تو کیا ہوتا ہے۔ فیمٹوسیکنڈ کی تعریف سیکنڈ کے 10 سے مائنس پندرھویں، یا سیکنڈ کے ایک اربویں کے دس لاکھویں حصے کے طور پر کی جاتی ہے۔
جنگید نے کہا کہ "کائنات کی عمر میں دنوں سے زیادہ فیمٹو سیکنڈز ایک سیکنڈ میں ہوتے ہیں۔" "یہ بہت چھوٹی، انتہائی تیز پیمائشیں ہیں، اور ان کے ارد گرد اپنا سر پکڑنا مشکل ہے۔"
جانگڈ ڈیٹا کا تجزیہ کر رہا ہے اور اسے پتہ چلا ہے کہ یہ انتہائی تیز رفتار لیزر دالیں ہیں جو فیرو میگنیٹک تہہ کو اکساتی ہیں، جس کی وجہ سے ڈومین کی دیواریں حرکت میں آتی ہیں۔ یہ ڈومین والز کتنی تیزی سے حرکت کرتی ہیں اس کی بنیاد پر، مطالعہ بتاتا ہے کہ یہ انتہائی تیز رفتار لیزر دالیں آج استعمال ہونے والے مقناطیسی میدان یا اسپن کرنٹ پر مبنی طریقوں سے تقریباً 1،000 گنا زیادہ تیز معلومات کے بٹس کو تبدیل کر سکتی ہیں۔
یہ تکنیک عملی سے بہت دور ہے کیونکہ موجودہ لیزر بہت زیادہ طاقت استعمال کرتے ہیں۔ تاہم، جنگید کا کہنا ہے کہ لیزر کا استعمال کرتے ہوئے معلومات کو چلانے کے لیے لیزر اور سی ڈی پلیئرز کا استعمال کرتے ہوئے معلومات کو ذخیرہ کرنے کے لیے کمپیکٹ ڈسک کے ذریعے استعمال کیے جانے والے عمل مستقبل میں کام کر سکتے ہیں۔
اگلے مراحل میں میکانزم کی جسمانی خصوصیات کو مزید دریافت کرنا شامل ہے جو پہلے سے معلوم حدود سے زیادہ الٹرا فاسٹ ڈومین وال کی رفتار کی اجازت دیتا ہے اور ساتھ ہی ڈومین وال موشن کی تصویر کشی بھی کرتا ہے۔ یہ تحقیق کوکریجا کی قیادت میں یو سی ڈیوس میں جاری رہے گی۔ جنگید اب اسی طرح کی تحقیق بروکاون نیشنل لیبارٹری میں نیشنل سنکروٹرون لائٹ سورس 2 میں کر رہا ہے۔
جنگید نے کہا کہ "الٹرا فاسٹ مظاہر کے بہت سے پہلو ہیں جنہیں ہم ابھی سمجھنا شروع کر رہے ہیں۔" "میں کچھ بقایا سوالات سے نمٹنے کے لئے بے تاب ہوں جو کم طاقت والے اسپنٹرونکس، ڈیٹا اسٹوریج اور انفارمیشن پروسیسنگ کے شعبوں میں تبدیلی کی پیشرفت کو غیر مقفل کر سکتے ہیں۔"
