دنیا کی سب سے چھوٹی لائٹ ٹریپنگ سلکان کیوٹی پیدا ہوئی: جوہری سطح پر خود اسمبلی کوانٹم لائٹ ذرائع پیدا کرتی ہے۔

بہتر فوٹو ڈیٹیکٹر یا کوانٹم روشنی کے ذرائع پیدا کرنے کے لیے روشنی اور مادے کے درمیان تعامل کی طاقت کو بڑھانا کوانٹم آپٹکس اور فوٹوونکس کا کلیدی ہدف ہے۔
اور ایسا کرنے کا بہترین طریقہ یہ ہے کہ آپٹیکل ریزونیٹرز کا استعمال کیا جائے جو روشنی کو طویل عرصے تک ذخیرہ کرتے ہیں تاکہ مادے کے ساتھ ان کا تعامل مضبوط ہو۔ اگر گونجنے والا بھی بہت کمپیکٹ ہے، روشنی کو خلا کے ایک بہت چھوٹے خطے میں کمپریس کرتا ہے، تو تعامل مزید بڑھ جاتا ہے۔ کامل ریزونیٹر میں، ایٹم کے سائز کا خطہ طویل عرصے تک روشنی کو ذخیرہ کر سکتا ہے۔
Resonator Miniaturization کا چیلنج
کئی دہائیوں سے، انجینئرز اور طبیعیات دان اس مسئلے سے دوچار ہیں کہ کس طرح چھوٹے آپٹیکل ریزونیٹرز کو ان کی کارکردگی کو قربان کیے بغیر بنایا جائے، جیسا کہ چھوٹے سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کو کیسے بنایا جانا ہے۔ اگلے 15 سالوں کے لیے سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کا روڈ میپ پیش گوئی کرتا ہے کہ سیمی کنڈکٹر ڈھانچے کی سب سے چھوٹی ممکنہ چوڑائی 8 nm سے کم نہیں ہوگی، جو دسیوں ایٹموں کی چوڑائی ہے۔
بیان کردہ خود ساختہ گہاوں کو آپٹیکل چپ کے گرد روشنی کو روٹ کرنے کے لیے بڑی خود ساختہ اسمبلیوں میں ضم کیا جا سکتا ہے۔ اعداد و شمار ایک سرکٹ میں سرایت شدہ ایک نظری گہا دکھاتا ہے جس میں متعدد خود ساختہ اجزاء ہوتے ہیں۔
نیا طریقہ انتہائی حالات پر قابو پاتا ہے۔
پچھلے سال، ڈی ٹی یو الیکٹرو کے ایسوسی ایٹ پروفیسر ایس رین سٹوبے اور ان کے ساتھیوں نے نیچر نامی جریدے میں ایک نیا مقالہ شائع کیا جس میں انہوں نے 8 nm گہاوں کا مظاہرہ کیا، لیکن اب انہوں نے ایک نیا طریقہ تجویز کیا ہے اور اس کا مظاہرہ کیا ہے جس میں ہوا کے خلاء کے ساتھ خود ساختہ گہاوں کو تخلیق کیا جا سکتا ہے۔ چند ایٹموں کا پیمانہ۔ ان کا مقالہ، "جوہری پیمانے کی رکاوٹوں کے ساتھ خود ساختہ فوٹوونک کیویٹیز،" نتائج کی تفصیلات، 6 دسمبر کو نیچر کے شمارے میں شائع ہوا۔
اس تجربے میں، سلیکون کے ڈھانچے کے دو حصوں کو ایک چشمے سے "معطل" کیا گیا، اور پہلے مرحلے میں، سلیکون ڈیوائس کو شیشے کی ایک تہہ سے مضبوطی سے جوڑا گیا۔ یہ آلہ روایتی سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا تھا، اس لیے دونوں حصوں کے درمیان فاصلہ صرف چند دسیوں نینو میٹر تھا۔ ایک بار جب شیشے کو منتخب طور پر اینچ کیا جاتا ہے، تو ڈھانچہ جاری ہوجاتا ہے اور اب اسے بہار کے ذریعے سہارا دیا جاتا ہے۔
چونکہ دونوں حصے قریب سے جڑے ہوئے ہیں، اس لیے سطحی قوتیں انہیں ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتی ہیں۔ نتیجہ ایٹم پیمانہ پر بو ٹائی کے سائز کے خلا کے ارد گرد سلیکون آئینے کے ساتھ ایک خود ساختہ ریزونیٹر ہے، جو سلیکون کے ڈھانچے کی ساخت کو احتیاط سے تیار کر کے بنایا گیا تھا۔
محققین ابھی تک مکمل طور پر خود ساختہ سرکٹ سے دور ہیں۔ لیکن انہوں نے دو طریقوں کو فیوز کرنے میں کامیاب کیا ہے جو اب تک متوازی پٹریوں کے ساتھ سفر کرتے ہوئے ایک سلیکون ریزونیٹر بنانے میں کامیاب ہوئے ہیں جو پہلے کبھی چھوٹا نہیں ہوا تھا۔
سلیکون پر مبنی سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی میں پیشرفت ایک خاص نقطہ نظر سے ممکن ہوئی ہے، جسے "ٹاپ-ڈاؤن طریقہ" کہا جاتا ہے۔ ایک اور نقطہ نظر کو "باٹم اپ" ٹیکنالوجی کے نام سے جانا جاتا ہے: نینو ٹیکنالوجی کے نظام کو خود کو جمع کرنے کی کوشش۔ ان کی تحقیق کی کلید ان دو طریقوں کو یکجا کرنے میں مضمر ہے۔
یہ مطالعہ نئی نسل کی من گھڑت تکنیکوں کو استعمال کرتے ہوئے دو نینو ٹیکنالوجی کے طریقوں کو جوڑنے کے لیے ایک قابل عمل تکنیک کا مظاہرہ کرتا ہے جو خود اسمبلی کے ذریعہ پیش کردہ جوہری سائز کو روایتی طور پر تیار کردہ سیمی کنڈکٹرز کی توسیع پذیری کے ساتھ جوڑتی ہے۔
فوٹوونک گہاوں کو گھڑ کر، محققین فوٹوون کو ہوا کے خلاء میں اتنے چھوٹے سے قید کرنے میں کامیاب ہو گئے کہ ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپ کے ساتھ بھی ان کی درست پیمائش نہیں کی جا سکتی تھی۔ تاہم، ان کا بنایا ہوا سب سے چھوٹا سائز میں صرف 1-3 سلیکون ایٹم تھے، جس نے ہلکی پھنسنے والی سلیکون گہاوں کے چھوٹے حجم کا نیا ریکارڈ قائم کیا۔
ہمیں بعد میں ان گہاوں کو تلاش کرنے اور انہیں کسی اور چپ فن تعمیر میں داخل کرنے کی ضرورت نہیں ہے،" اسٹوب نے کہا۔ یہ بھی ممکن نہیں ہے کیونکہ یہ بہت چھوٹا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، ہم ایک ایٹم کے پیمانے پر کچھ بنا رہے ہیں جو ڈالا گیا ہے۔ ایک میکروسکوپک سرکٹ میں۔ ہم تحقیق کی اس نئی سمت کے بارے میں بہت پرجوش ہیں، اور آگے بہت کام ہے۔"