مواد سائنسدان Nguyen Duc Hoa: 'Nanomaterials بہت دلچسپ ہیں!'

ایک اطلاقی طبیعیات دان کے طور پر، کیا آپ کبھی نظریاتی طبیعیات کے رومانس اور فلسفے سے "مگرن" ہوئے ہیں؟ - نظریہ کی عملییت اور فزیبلٹی بہت اہم ہے کیونکہ ایک نظریہ طبعی مظاہر پر نئے زاویے کھول سکتا ہے، جس کے نتیجے میں ایسی نئی ٹیکنالوجیز سامنے آتی ہیں جن کے بارے میں کبھی سوچا بھی نہیں گیا تھا۔ تجریدی تصورات نینو ٹیکنالوجی، نئے مواد، طب اور کوانٹم معلومات میں عملی استعمال کا باعث بن سکتے ہیں... لہذا، نظریاتی طبیعیات کا رومانس اور فلسفہ نہ صرف اپنی طرف متوجہ کرتا ہے بلکہ اطلاقی طبیعیات کی عملییت کی تکمیل بھی کرتا ہے، جس سے دریافت اور تخلیقی صلاحیتوں کا ایک دلچسپ سفر پیدا ہوتا ہے۔ نظریاتی طبیعیات اور تجرباتی طبیعیات کا امتزاج طبیعیات دانوں کے لیے ایک جامع اور بھرپور تجربہ لائے گا۔ میں ہمیشہ سے فزکس کے نظریاتی مسائل میں دلچسپی اور حوصلہ افزائی کرتا رہا ہوں۔ یہی وجہ ہے کہ ہمارے حالیہ مطالعات میں، تجرباتی ماہرین اور نظریاتی اور کمپیوٹیشنل محققین کے درمیان تعاون رہا ہے۔ یہ نظریہ بنیادی اصولوں کی مکمل تفہیم کا وعدہ کرتا ہے، ساتھ ہی ایک جامع بنیاد فراہم کرتا ہے جہاں سے طبعی مظاہر پر نئے زاویے کھولے جا سکتے ہیں۔

پروفیسر ڈاکٹر Nguyen Duc Hoa (بائیں) اپنے متاثر کن استاد کے ساتھ - پروفیسر ڈاکٹر پیپلز ٹیچر Nguyen Duc Chien

کیا آپ اپنے اہم تحقیقی مضامین میں سے ایک کو سمجھنے میں آسان طریقے سے وضاحت کر سکتے ہیں: نینو میٹریلز میں اتنی حیران کن خصوصیات کیوں ہوتی ہیں؟ - نینو میٹریل جوہری اور سالماتی سطح پر کام کرتے ہیں، جہاں عام طور پر بڑے سائز پر پائے جانے والے جسمانی قوانین اب لاگو نہیں ہوتے ہیں، بشمول نانوسکل پر سائز کے اثرات، سطح/حجم کے تناسب میں فرق، کوانٹم اثرات، اور نانوسکل پر ایٹموں کے درمیان مضبوط تعامل۔ یہ نئی جسمانی، کیمیائی اور حیاتیاتی خصوصیات تخلیق کرتا ہے، جس سے ممکنہ ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج کھل جاتی ہے۔ یہ بہت سے شعبوں جیسے کہ طب، الیکٹرانکس، توانائی، وغیرہ میں نینو میٹریلز کا جوش و خروش ہے۔ ایک خاص مثال سونے کا عنصر ہے (علامت اے یو): جب بڑے سائز میں یہ پیلا اور پانی میں اگھلنشیل ہوتا ہے۔ لیکن جب نینو سائز میں ٹوٹ جاتا ہے، تو یہ ذرہ کے سائز کے لحاظ سے سرخ، نیلا، یا دیگر رنگ ہو سکتا ہے۔ کوانٹم نقطے سیمی کنڈکٹر نینو پارٹیکلز ہیں جن میں خاص نظری خصوصیات ہیں: جب پرجوش ہوتے ہیں تو وہ روشنی خارج کرتے ہیں جس کا رنگ ذرہ کے سائز پر منحصر ہوتا ہے۔ کوانٹم ڈاٹس ٹی وی اسکرینز (QLED)، LED لائٹس، اور طبی ایپلی کیشنز جیسے کہ بیماری کی تشخیص کے لیے امیجنگ فلوروسینٹ مارکر میں استعمال ہوتے ہیں۔

ہنوئی نیشنل یونیورسٹی آف ایجوکیشن کے طلباء کے ساتھ

1D اور 2D مواد کیا ہیں؟ کیا وہ مواد نہیں ہیں جو ہم 3D دیکھتے ہیں؟ - جس دنیا کو ہم سمجھتے ہیں وہ ایک 3D مقامی دنیا ہے۔ جب ایک جہت دوسری دو جہتوں سے بہت بڑی ہوتی ہے، تو شے کو 1-جہتی سمجھا جا سکتا ہے - یعنی ایک 1D مواد؛ یا جب دو جہتیں ایک دوسرے سے بہت بڑی ہوں تو آبجیکٹ تقریباً 2 جہتی ہے - یعنی 2D۔ نانوسکل پر، 1D اور 2D مواد میں بہت سی منفرد خصوصیات ہیں کیونکہ ان کی جوہری ساخت 1 یا 2 جہتوں تک محدود ہے۔ ایک 1D مواد جیسے کاربن نانوٹوبس (کھوکھلی بیلناکار ٹیوبیں جن کا قطر <100 نینو میٹر اور لمبائی کئی مائیکرو میٹر یا اس سے زیادہ ہے) میں انتہائی مخصوص ٹینسائل طاقت اور اچھی برقی اور تھرمل چالکتا ہوتی ہے۔ ایک نانوائر (جس کا قطر < 100 nm اور ایک بہت بڑی لمبائی/قطر کے تناسب کے ساتھ، بہت سے مختلف مواد جیسے دھاتوں، سیمی کنڈکٹرز اور دھاتی آکسائڈز سے بنایا جا سکتا ہے... سینسر یا الیکٹرانک اجزاء میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایک 2D مواد جیسا کہ گرافین (کاربن ایٹموں کی ایک تہہ کے ساتھ) میں بہت اچھے برقی خصوصیات ہیں تھرمل چالکتا، اور الیکٹرانکس، توانائی اور شفاف الیکٹروڈز میں بہت سے مطالعات اور ایپلی کیشنز کی بنیاد ہے... نینو ٹیکنالوجی کے ساتھ، 1D اور 2D مواد تیزی سے ترقی کر رہے ہیں اور متنوع ایپلی کیشنز ہیں، جو کہ طبعی دنیا کے بارے میں انسانی سمجھ کو بڑھانے اور مستقبل میں پیش رفت کی تکنیکی ترقی کا وعدہ کر رہے ہیں۔

ITIMS میں ساتھیوں کے ساتھ

کیا یہ سچ ہے کہ مواد کے ذرات جتنے چھوٹے ہوں گے، اتنے ہی زیادہ حیرت اور ممکنہ ایپلی کیشنز موجود ہیں؟ اگر ہم ذرات کو بالکل آخر تک تقسیم کرتے ہیں تو ہمارے پاس کیا بچا ہے؟ - یہ سوال بہت دلچسپ ہے اور مواد سائنس اور نینو ٹیکنالوجی میں کچھ بنیادی اصولوں کو واضح کرنے میں مدد کرتا ہے۔ درحقیقت، جب ہم مواد کے ذرات کو نینو سائز میں تقسیم کرتے ہیں، تو بہت سی نئی اور حیران کن خصوصیات ظاہر ہوتی ہیں۔ جیسا کہ ہم ذرات کو تقسیم کرنا جاری رکھیں گے، ہم مادے کی سب سے بنیادی سطح تک پہنچیں گے، یعنی ایٹم اور ذیلی ایٹمی ذرات جیسے پروٹون، نیوٹران، کوارک، لیپٹون، اور بوسنز - جو کہ اس وقت مادّے کی سب سے چھوٹی جزوی اکائیاں ہیں۔ تاہم، مستقبل میں، یہ ممکن ہے کہ مزید بنیادی ذرات مل جائیں، یا ان کے وجود کی پیشین گوئی کی جائے۔ یہ مادی سائنسدانوں کے لیے محرک قوت ہے، کیونکہ سائنس کی کوئی انتہا نہیں ہے۔ یہ نظریاتی طبیعیات میں رومانس، تخیل اور فلسفے کے دائرے بھی ہیں۔

نینو پارٹیکلز قدیم زمانے سے بہت سے نمونے میں پائے گئے ہیں۔ جدید معاشرے کے لیے نینو میٹریلز کو کیا اہمیت دیتا ہے؟ -نانومیٹریلز جدید معاشرے کے لیے نہ صرف ان کے چھوٹے سائز کی وجہ سے بہت اہم ہیں، بلکہ بنیادی طور پر ان کی منفرد خصوصیات اور ان کی پیش کردہ ممکنہ ایپلی کیشنز کی وسیع رینج کی وجہ سے۔ اگرچہ نینو پارٹیکلز قدیم زمانے سے موجود ہیں (مثال کے طور پر جب لائکرگس کپ کو منعکس یا منتقل شدہ روشنی کے تحت دیکھا جائے گا تو وہ مختلف رنگوں میں نظر آئیں گے)، ان کی سمجھ اور کنٹرول حالیہ دہائیوں میں ڈرامائی طور پر ترقی کر چکے ہیں، جس سے بہت سے شعبوں میں بہت سے نئے اور زمینی ایپلی کیشنز کا آغاز ہوا ہے۔ اس طرح، نینو میٹریلز کی تیاری اور کنٹرول کرنے کی صلاحیت راز ہے۔ نینو ٹیکنالوجی نہ صرف موجودہ ایپلی کیشنز کے لیے نئی صلاحیتیں کھولتی ہے بلکہ مستقبل میں پیش رفت کے مواقع بھی پیدا کرتی ہے، جو عالمی اقتصادی اور سماجی ترقی میں مثبت کردار ادا کرتی ہے۔

با وی میں آئی ٹی آئی ایم ایس کے ساتھیوں کے ساتھ

سپر کنڈکٹنگ مواد اور ان کے استعمال کے بارے میں کیا خیال ہے؟ - سپر کنڈکٹنگ میٹریلز، سادہ الفاظ میں، وہ مواد ہیں کہ، جب ان میں سے کوئی برقی رو گزرتا ہے، تو کرنٹ ہمیشہ کے لیے توانائی میں کمی یا کمی کیے بغیر قائم رہتا ہے۔ سپر کنڈکٹنگ میٹریل کے شعبوں میں بہت سے مختلف ایپلی کیشنز ہوتے ہیں جیسے کہ میڈیسن ، پاور ٹرانسمیشن، میگنیٹک لیویٹیشن ٹرینیں، پارٹیکل ایکسلریٹر وغیرہ۔ فی الحال، سپر کنڈکٹنگ میٹریل استعمال کرنے والا سب سے زیادہ مقبول ڈیوائس میگنیٹک ریزوننس امیجنگ (MRI) مشینیں ہیں جو جسم کے اندر ضروری مضبوط مقناطیسی فیلڈ بنانے کے لیے سپر کنڈکٹنگ میگیٹس کا استعمال کرتی ہیں۔ سپر کنڈکٹنگ مواد کی بدولت، MRI مشینیں زیادہ موثر طریقے سے کام کرتی ہیں اور اعلیٰ معیار کی تصاویر فراہم کرتی ہیں۔ حال ہی میں، چین نے ویکیوم ٹیوب میں سپر کنڈکٹنگ کنڈلی کے مقناطیسی لیویٹیشن پر چلنے والی ٹرین کا کامیاب تجربہ کیا ہے، جس کی رفتار 623 کلومیٹر فی گھنٹہ ہے (ڈیزائن کی رفتار 1,000 کلومیٹر فی گھنٹہ تک پہنچ سکتی ہے)۔ شاید اس وقت سب سے بڑا چیلنج سوپر کنڈکٹنگ مواد کے کمرشلائزیشن اور بڑے پیمانے پر استعمال کو روکنے میں انتہائی کم آپریٹنگ درجہ حرارت ہے۔ کم درجہ حرارت کو برقرار رکھنے کے لیے سپر کنڈکٹیویٹی کے لیے پیچیدہ اور مہنگے کولنگ سسٹم، جیسے مائع ہیلیم (-269oC) یا مائع نائٹروجن (-196oC) کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔ دیگر چیلنجوں میں اعلی پیداواری لاگت، ناقص مکینیکل استحکام، پیچیدہ فیبریکیشن تکنیک، مضبوط مقناطیسی شعبوں میں سپر کنڈکٹنگ حالت کو برقرار رکھنے کی صلاحیت، یا زیادہ دباؤ میں سپر کنڈکٹنگ ریاست کی ضرورت شامل ہیں۔

لیب میں ساتھیوں کے ساتھ بات چیت

نینو میٹریلز کے اطلاق پر پروفیسر کی تحقیق میں نئی ​​پیش رفت کیا ہیں؟ - تقریباً 10 سال کی بنیادی تحقیق کے بعد، نینو میٹریلز اور سینسرز کے میدان میں کچھ خاص کامیابیوں کے ساتھ، ہمارے گروپ نے بیماریوں کی تشخیص کے لیے سانس کے تجزیہ کے لیے IoT (انٹرنیٹ آف تھنگز) میں ایپلی کیشنز کے لیے مربوط نینو میٹریلز پر تحقیق کرنے کا فیصلہ کیا۔ یہ واقعی ایک ترقی کا مرحلہ ہے اور جدید سائنسی تحقیق میں بین الضابطہ روح کو واضح طور پر ظاہر کرتا ہے۔ نینو میٹریلز، الیکٹرانک اجزاء اور IoT کا امتزاج نہ صرف بیماری کی تشخیص کے لیے نئی صلاحیتوں کو کھولتا ہے بلکہ جدید طبی ٹیکنالوجیز، یا صنعت، ماحولیات، سلامتی جیسے مختلف شعبوں میں بہت سی ایپلی کیشنز کی ترقی میں بھی حصہ ڈالتا ہے... ہمارا خیال 2009 میں اس وقت تشکیل دیا گیا تھا جب نیچر ہاک ہاک کے جریدے میں تحقیقی کام کا حوالہ دیا گیا تھا۔ "سونے کے نینو پارٹیکلز کا استعمال کرتے ہوئے سانس کے ذریعے پھیپھڑوں کے کینسر کی تشخیص"۔ اس گروپ کی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ صحت مند افراد اور پھیپھڑوں کے کینسر کے مریضوں کے سانس کے تجزیہ کے نتائج کا موازنہ کرکے پھیپھڑوں کے کینسر کے مریضوں کی شناخت ممکن ہے۔

ایک تقریب میں ایک ماہر سے بات کریں

ہماری بعد کی تحقیق نے نینو میٹریلز کا استعمال کرتے ہوئے ایک سیمی کنڈکٹر گیس سینسر بنایا ہے جو سونے کے نینو کے مقابلے میں بہتر ردعمل، کم گیس کی حراستی کا پتہ لگانے کی حد فراہم کر سکتا ہے اور بیماری کی جانچ اور تشخیص کے لیے سانس کے تجزیہ میں استعمال کے لیے مکمل طور پر تیار کیا جا سکتا ہے۔ یہ 2019 میں Vingroup Innovation Foundation (VinIF) کے ذریعے مالی اعانت فراہم کرنے والے پروجیکٹ میں لاگو تحقیقی سمت ہے۔ VinIF کو اس چیلنجنگ پروجیکٹ کو اعتماد کے ساتھ تجویز کرنے کا ایک محرک فاؤنڈیشن کی "خطرہ اٹھانے" کی نوعیت ہے۔ اس ترقی پسند طریقہ کار کی بدولت، ایک محفوظ تحقیقی سمت تجویز کرنے کے بجائے جو کہ ایک پروڈکٹ تیار کرنے کا یقین رکھتی ہے، ہم اعلی ممکنہ خطرے کے باوجود ایک اہم موضوع پر کام کرنے کے لیے پرعزم ہیں۔ اس تحقیق کا اصول یہ ہے کہ جب لوگ بعض بیماریوں جیسے پھیپھڑوں کے کینسر، دمہ، ذیابیطس وغیرہ میں مبتلا ہوتے ہیں تو یہ جسم کے میٹابولزم کو متاثر کرتا ہے، جس سے مریض کی سانسوں میں مختلف ارتکاز کے ساتھ خصوصیت والی گیسیں (بائیولوجیکل مارکر) پیدا ہوتی ہیں۔ یہ حیاتیاتی مارکر ہر قسم کی بیماری کے لیے مختلف طریقے سے تبدیل ہوں گے۔ گیس سینسرز کو حیاتیاتی مارکروں کی شناخت اور تجزیہ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جس سے بائیوپسی جیسے ناگوار طریقوں کے بغیر بیماریوں کا جلد پتہ لگانے میں مدد ملتی ہے۔ مائیکرو چپس اور سیمی کنڈکٹر چپس کی لہر پہلے سے زیادہ گرم ہوتی جارہی ہے۔ پروفیسر کے مطابق ہمیں اس لہر کا فائدہ کس سمت میں اٹھانا چاہیے؟ - جی ہاں، یہ موضوع بہت گرم ہے اور بہت سی تحقیق، ترقی اور جدید ٹیکنالوجی کے استعمال کا مرکز ہے۔ اس شعبے میں ترقی اور پیشرفت نہ صرف انفارمیشن اور کمیونیکیشن ٹیکنالوجی کی ترقی کو فروغ دیتی ہے بلکہ بہت سی دوسری صنعتوں پر بھی اس کا گہرا اثر پڑتا ہے۔ لیکن سچ پوچھیں تو، ہماری سیمی کنڈکٹر اور مائیکرو چپ ٹیم ابھی بھی بہت چھوٹی ہے، محدود مہارت کے ساتھ۔ اس کے علاوہ، آج ویتنام میں، ہمارے پاس کافی مضبوط سیمی کنڈکٹر ریسرچ سینٹر نہیں ہے، اور سیمی کنڈکٹر ماحولیاتی نظام کی بھی کمی ہے۔ میری رائے میں، ویتنام کو سیمی کنڈکٹر اور مائیکرو چِپ ٹیکنالوجی کی ترقی کی لہر کا فائدہ اٹھا کر مسابقتی صلاحیت کے حامل مخصوص شعبوں پر توجہ مرکوز کر کے، R&D اور انسانی وسائل کی تربیت میں سرمایہ کاری، ٹیکنالوجی ایکو سسٹم کی تعمیر اور صنعتوں کو سپورٹ کر کے، اور کلیدی صنعتوں پر ٹیکنالوجی کا اطلاق کرنا چاہیے۔ ان حکمت عملیوں سے ویتنام کو تیزی سے بدلتے ہوئے عالمی ٹیکنالوجی کے تناظر میں پائیدار ترقی اور مؤثر طریقے سے مقابلہ کرنے میں مدد ملے گی۔ آپ کا شکریہ، پروفیسر!

Thanhnien.vn

ماخذ: https://thanhnien.vn/nha-khoa-hoc-vat-lieu-nguyen-duc-hoa-vat-lieu-nano-day-thu-vi-185240531094042686.htm