سائنسدان زمین پر گرنے والے پراسرار مواد سے حیران ہیں، جس نے کائنات میں حرارت کی حرکت کے راز سے پردہ اٹھا دیا۔

DNVN - یہ مواد نہ تو مکمل طور پر کرسٹل ہے اور نہ ہی مکمل طور پر شیشہ، بلکہ ہائبرڈ شکل میں موجود ہے، غیر معمولی طریقے سے حرارت چلاتا ہے: درجہ حرارت بڑھنے یا گھٹنے کے ساتھ ہی اسی حالت کو برقرار رکھنا۔

جدید ٹیکنالوجی میں تھرمل کنڈکشن کی اہمیت

مادی سائنس میں، کرسٹل اور شیشے، جو گرمی کو مخالف طریقوں سے پروسس کرتے ہیں، بہت سی عصری ٹیکنالوجیز کی بنیاد ہیں۔ الیکٹرانکس کو چھوٹے بنانے سے لے کر، فضلہ حرارت کی بحالی کی کارکردگی کو توانائی میں بڑھانے تک، ایرو اسپیس ہیٹ شیلڈز کی زندگی کو بڑھانے تک، سب کا انحصار اس بات پر ہے کہ ایٹم کی ترتیب حرارت کی منتقلی کو کیسے متاثر کرتی ہے۔

کولمبیا یونیورسٹی انجینئرنگ کے اسسٹنٹ پروفیسر مشیل سائمنسی کے مطابق - تحقیقی ٹیم نے کوانٹم میکینکس سے مسئلہ تک پہنچا اور بنیادی مساوات کو درست طریقے سے حل کرنے کے لیے مصنوعی ذہانت کا استعمال کیا۔

الکا اور مریخ سے دریافتیں ۔

پروسیڈنگز آف دی نیشنل اکیڈمی آف سائنسز (PNAS) میں 11 جولائی کو شائع ہونے والے ایک مقالے میں، Simoncelli اور ان کے ساتھیوں Nicola Marzari (EPFL Lousanne) اور فرانسسکو موری (Sapienza University of Rome) نے کرسٹل اور شیشے کے درمیان ایک ہائبرڈ مادے کی موجودگی کی پیش گوئی کی تھی۔ اس پیشین گوئی کی تصدیق بعد میں فرانس کی سوربون یونیورسٹی کی ایک ٹیم نے کی۔

مواد کے جوہری ڈھانچے میں بڑھتی ہوئی خرابی اس کی میکروسکوپک تھرمل چالکتا کو متاثر کرتی ہے - تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجیز کے لیے ایک خاصیت۔ جن مواد کا مطالعہ کیا گیا ان میں کرسٹل لائن میٹیورائٹ ٹرائیڈیمائٹ (بائیں)، کرسٹل لائن بانڈ آرڈر کے ساتھ ایک ٹرائیڈیمائٹ مرحلہ اور بے شکل بانڈ جیومیٹری (مرکز)، اور مکمل طور پر بے ساختہ سلکا گلاس (دائیں) شامل ہیں۔ سرخ آکسیجن (O) کی نمائندگی کرتا ہے، نیلا سلیکون (Si) کی نمائندگی کرتا ہے، اور عام SiO4 ٹیٹراہیڈرل انتظامات نیلے رنگ میں نمایاں ہوتے ہیں۔ کریڈٹ: سائمنسی لیب۔

خاص بات یہ ہے کہ یہ انوکھا مواد شہابیوں اور مریخ پر بھی پایا گیا ہے۔ اس کا غیر معمولی حرارت کی منتقلی کا طریقہ کار ایسے مواد کو ڈیزائن کرنے کے لیے نئی سمتیں کھولنے کا وعدہ کرتا ہے جو درجہ حرارت کے انتہائی فرق کو برداشت کر سکتے ہیں اور سیاروں کی تھرمل تاریخ کے بارے میں اہم اشارے فراہم کر سکتے ہیں۔

میٹیورائٹ سلکا اور نایاب تھرمل مستقل

2019 کی پیشین گوئیوں کی بنیاد پر، ٹیم نے طے کیا کہ سلیکون ڈائی آکسائیڈ کی ایک خاص شکل جسے "ٹرائیڈیمائٹ" کہا جاتا ہے، جسے پہلی بار 1960 کی دہائی میں بیان کیا گیا، ہائبرڈ مواد تھا۔ یہ نمونہ 1724 میں جرمنی کے شہر سٹینباخ میں گرنے والے الکا سے نکالا گیا تھا اور پیرس میوزیم آف نیچرل ہسٹری کی اجازت سے اس کا مطالعہ کیا گیا تھا۔

نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ میٹیورائٹ ٹرائیڈیمائٹ ایک جوہری ڈھانچہ رکھتا ہے جو ایک ترتیب شدہ کرسٹل اور ایک بے ساختہ شیشے کے درمیان ہوتا ہے۔ قابل ذکر بات یہ ہے کہ اس کی تھرمل چالکتا 80 K اور 380 K کے درمیان مستقل رہتی ہے – جو کہ مواد کی دنیا میں ایک نایاب ہے۔

سٹیل کی صنعت میں ممکنہ ایپلی کیشنز

اپنی سائنسی قدر سے ہٹ کر، یہ دریافت عملی امکانات کو بھی کھولتی ہے۔ ٹیم نے پیش گوئی کی ہے کہ ٹرائیڈیمائٹ اسٹیل بنانے والی بھٹیوں میں ریفریکٹری اینٹوں میں تھرمل عمر بڑھنے کی دہائیوں کے دوران بن سکتا ہے۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ 1 کلو سٹیل کی پیداوار 1.3 کلوگرام CO₂ خارج کرتی ہے، ہر سال تقریباً 1 بلین ٹن سٹیل کے ساتھ ریاستہائے متحدہ میں کاربن کے اخراج کا تقریباً 7% حصہ بنتا ہے، یہ نیا مواد گرمی کے بہتر کنٹرول میں حصہ ڈال سکتا ہے، اس طرح سٹیل کی صنعت میں اخراج کو کم کر سکتا ہے۔

AI، کوانٹم میکینکس اور ہیٹ کنٹرول کا مستقبل

سائمنسیلی نے کہا کہ ان کی ٹیم نے روایتی طریقوں کی کمپیوٹیشنل حدود پر قابو پانے کے لیے مشین لرننگ کا استعمال کیا، حرارت کی منتقلی کو کوانٹم درستگی کے ساتھ نقل کیا۔ یہ میکانزم نہ صرف ہائبرڈ مواد میں حرارت کی منتقلی کے اسرار پر روشنی ڈالتے ہیں، بلکہ پہننے کے قابل تھرمو الیکٹرک آلات، نیورومورفک کمپیوٹنگ، اور اسپنٹرونکس جیسی نئی ٹیکنالوجیز کے لیے بھی راہ ہموار کرتے ہیں۔

"یہ صرف شروعات ہے۔ یہ مواد نہ صرف موجودہ تھیوری کو چیلنج کرتا ہے بلکہ بہت سی صنعتوں کے لیے تھرمل کنٹرول کے مستقبل کو بھی کھولتا ہے،" سائمنسیلی نے زور دیا۔

لا کھ (سائی ٹیک ڈیلی کے مطابق)

ماخذ: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/gioi-khoa-hoc-sung-sot-truoc-loai-vat-chat-ky-bi-roi-xuong-trai-dat-he-lo-bi-mat-ve-cach-nhet-di-chuyen-trong-vu-tru/20532058