مواد کے سائنسدان Nguyen Duc Hoa: 'Nanomaterials دلکش ہیں!'

ایک اطلاقی طبیعیات دان کے طور پر، کیا آپ کبھی نظریاتی طبیعیات کی رومانیت اور فلسفے کے سحر میں مبتلا 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 نئی ​​ٹیکنالوجیز پر غور نہیں کیا گیا تھا۔ تجریدی تصورات نینو ٹیکنالوجی، نئے مواد، طب، اور کوانٹم معلومات میں عملی استعمال کا باعث بن سکتے ہیں… اس لیے، نظریاتی طبیعیات کی رومانیت اور فلسفہ نہ صرف اپنی طرف متوجہ کرتا ہے بلکہ اطلاقی طبیعیات کی عملییت کی تکمیل بھی کرتا ہے، جس سے دریافت اور اختراع کا ایک دلچسپ سفر ہوتا ہے۔ نظریاتی اور تجرباتی طبیعیات کا امتزاج طبیعیات دانوں کے لیے ایک جامع اور افزودہ تجربہ فراہم کرتا ہے۔ میں ہمیشہ سے فزکس کے نظریاتی مسائل میں دلچسپی اور حوصلہ افزائی کرتا رہا ہوں۔ یہی وجہ ہے کہ ہماری حالیہ تحقیق میں تجرباتی ماہرین اور نظریاتی اور کمپیوٹیشنل محققین کے درمیان تعاون شامل 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 سرپرست کے ساتھ - پروفیسر ڈاکٹر Nguyen Duc Chien

پروفیسر، کیا آپ اپنے اہم تحقیقی مضامین میں سے ایک سادہ الفاظ میں وضاحت کر سکتے ہیں: نینو میٹریلز میں اتنی غیر متوقع خصوصیات کیوں ہوتی ہیں؟ نینو میٹریل جوہری اور سالماتی سطحوں پر کام کرتے ہیں، جہاں بڑے سائز پر لاگو ہونے والے معمول کے جسمانی قوانین اب لاگو نہیں ہوتے ہیں، بشمول نانوسکل پر سائز کے اثرات، سطح سے حجم کے تناسب میں فرق، کوانٹم اثرات، اور نانوسکل پر ایٹموں کے درمیان مضبوط تعامل۔ یہ نئی جسمانی، کیمیائی اور حیاتیاتی خصوصیات پیدا کرتا ہے، جس سے وسیع ممکنہ ایپلی کیشنز کھل جاتی ہیں۔ ادویات اور الیکٹرانکس سے لے کر توانائی تک بہت سے شعبوں میں نینو میٹریلز کی یہی اپیل ہے… ایک شاندار مثال سونے کا عنصر ہے (علامت اے یو): بڑے سائز میں، یہ پیلا اور پانی میں حل نہیں ہوتا؛ لیکن جب نانوسکل پر 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 منفرد 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 ڈسپلے (QLEDs)، LEDs، اور طبی ایپلی کیشنز جیسے کہ بیماری کی تشخیص کے لیے فلوروسینس امیجنگ میں استعمال ہوتے ہیں۔

ہنوئی پیڈاگوجیکل یونیورسٹی سے اپنے ہم جماعتوں کے ساتھ

1D اور 2D مواد کیا ہیں؟ کیا وہ تمام 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 ایک جہتی سمجھا جا سکتا ہے - یعنی ایک 1D مواد؛ یا جب دو جہتیں دوسری جہت سے کہیں زیادہ بڑی ہوں تو آبجیکٹ کو تقریباً دو جہتی سمجھا جاتا ہے - یعنی 2D۔ نانوسکل پر، 1D اور 2D مواد میں بہت سی منفرد خصوصیات ہیں کیونکہ ان کی جوہری ساخت ایک یا دو جہتوں تک محدود ہے۔ ایک 1D مواد جیسے کاربن نانوٹوبس (کھوکھلی بیلناکار ٹیوبیں جس کا قطر <100 نینو میٹر اور لمبائی کچھ مائکرو میٹر یا اس سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے) میں انتہائی زیادہ جزوی تناؤ کی طاقت اور اچھی برقی اور تھرمل چالکتا ہوتی ہے۔ Nanowires (قطر < 100 nm اور ایک بہت بڑے لمبائی سے قطر کے تناسب کے ساتھ، مختلف مواد جیسے دھاتوں، سیمی کنڈکٹرز، اور دھاتی آکسائڈز سے بنایا گیا ہے) سینسر یا الیکٹرانک اجزاء میں لاگو کیا جا سکتا ہے. گرافین جیسا 2D مواد (کاربن ایٹموں کی ایک پرت کی موٹائی کے ساتھ شہد کے چھتے کی جالی میں ترتیب دیا گیا ہے) بہت مضبوط مکینیکل خصوصیات، اچھی برقی اور تھرمل چالکتا کا حامل ہے، اور الیکٹرانکس، توانائی، اور شفاف الیکٹروڈز میں بہت سی تحقیق اور ایپلی کیشنز کی بنیاد بناتا ہے۔ نینو ٹیکنالوجی کے ساتھ، 1D اور 2D مواد تیزی سے ترقی کر رہے ہیں اور متنوع ایپلی کیشنز کے حامل ہیں، جو جسمانی دنیا کے بارے میں انسانی فہم کو بڑھانے اور مستقبل میں جدید ٹیکنالوجی کی ترقی کا وعدہ کر رہے ہیں۔

آئی ٹی آئی ایم ایس کے ساتھیوں کے ساتھ

کیا ہم جتنا زیادہ مادی ذرات کو توڑتے ہیں، اتنی ہی حیرت اور ممکنہ ایپلی کیشنز ہمیں دریافت ہوتی ہیں؟ کیا باقی رہ جاتا ہے اگر ہم ذرات کو مطلق کم سے کم تک توڑ دیں؟ یہ ایک دلچسپ سوال ہے جو میٹریل سائنس اور نینو ٹیکنالوجی میں کچھ بنیادی اصولوں کو واضح کرنے میں مدد کرتا ہے۔ درحقیقت، جب ہم مادی ذرات کو نانوسکل میں توڑ دیتے ہیں، تو بہت سی نئی اور غیر متوقع خصوصیات سامنے آتی ہیں۔ ذرات کو مزید توڑنے سے، ہم مادے کی سب سے بنیادی سطح تک پہنچتے ہیں، یعنی ایٹم اور ذیلی ایٹمی ذرات جیسے پروٹون، نیوٹران، کوارک، لیپٹون، اور بوسنز – جو اس وقت مادّے کی سب سے چھوٹی جزو اکائی ہیں۔ تاہم، مستقبل میں، بہت سے بنیادی ذرات دریافت کیے جا سکتے ہیں یا ان کے وجود کی پیش گوئی کی جا سکتی ہے۔ یہ وہی چیز ہے جو مادی سائنسدانوں کو تحریک دیتی ہے، کیونکہ سائنس کا کوئی اختتامی نقطہ نہیں ہے۔ یہ نظریاتی طبیعیات میں رومانس، تخیل اور فلسفے کے دائرے بھی ہیں۔

قدیم زمانے سے، نینو پارٹیکلز بہت سے نمونوں میں پائے گئے ہیں۔ جدید معاشرے کے لیے نینو میٹریلز کو کیا اہمیت دیتا ہے؟ نینو میٹریلز جدید معاشرے کے لیے ناقابل یقین حد تک اہم ہیں نہ صرف ان کے چھوٹے سائز کی وجہ سے، بلکہ بنیادی طور پر ان کی منفرد خصوصیات اور وسیع ممکنہ ایپلی کیشنز کی وجہ سے۔ اگرچہ نینو پارٹیکلز قدیم زمانے سے موجود ہیں (مثال کے طور پر، لائکرگس کپ کے مختلف رنگ ہوں گے جب منعکس یا منتقل شدہ روشنی کے تحت دیکھا جائے گا)، ان کے بارے میں ہماری سمجھ اور کنٹرول نے حالیہ دہائیوں میں ڈرامائی طور پر ترقی کی ہے، جس سے مختلف شعبوں میں بہت سی نئی اور زمینی ایپلی کیشنز کا آغاز ہوا ہے۔ اس طرح، نینو میٹریلز کو گھڑنے اور کنٹرول کرنے کی صلاحیت کلید 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؟ سیدھے الفاظ میں، ایک سپر کنڈکٹنگ مواد ایک ایسا مواد ہے جو، جب اس کے ذریعے برقی رو بہے گا، تو انحطاط یا توانائی کے نقصان کے بغیر مستقل رہے گا۔ 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 عام آلہ مقناطیسی گونج امیجنگ (MRI) مشینیں ہیں، جو سپر کنڈکٹنگ میگنیٹس کا استعمال کرتی ہیں تاکہ جسم کے اندر تفصیلی امیجنگ کے لیے ضروری مضبوط مقناطیسی میدان تیار کیا جا سکے۔ 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 ساتھ مقناطیسی لیویٹیشن ٹرین کا کامیاب تجربہ کیا، جس سے 623 کلومیٹر فی گھنٹہ سے زیادہ کی رفتار حاصل کی گئی (ڈیزائن کی رفتار 1,000 کلومیٹر فی گھنٹہ تک پہنچ سکتی ہے)۔ شاید سب سے بڑا چیلنج جو اس وقت کمرشلائزیشن اور سپر کنڈکٹنگ مواد کے بڑے پیمانے پر استعمال میں رکاوٹ ہے وہ ان کا بہت 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 (-269°C) یا مائع نائٹروجن (-196°C) کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔ دیگر چیلنجوں میں اعلی پیداواری لاگت، ناقص مکینیکل طاقت، پیچیدہ فیبریکیشن ٹیکنالوجی، مضبوط مقناطیسی شعبوں میں سپر کنڈکٹیویٹی کو برقرار رکھنے کی صلاحیت، اور ہائی پریشر میں سپر کنڈکٹیویٹی کی ضرورت شامل ہیں۔

لیبارٹری میں ساتھیوں کے ساتھ تبادلہ خیال۔

نینو میٹریل ایپلی کیشنز پر پروفیسر کی تحقیق میں تازہ ترین پیش رفت کیا ہیں؟ - تقریباً 10 سال کی بنیادی تحقیق کے بعد، نینو میٹریلز اور سینسرز کے میدان میں کچھ کامیابیوں کے ساتھ، ہمارے گروپ نے بیماری کی تشخیص میں سانس کے تجزیہ کے لیے IoT (انٹرنیٹ آف تھنگز) میں اطلاق کے لیے مربوط نینو میٹریلز پر تحقیق کرنے کا فیصلہ کیا۔ یہ واقعی ایک قدم آگے 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، سیکورٹی جیسے مختلف شعبوں میں بہت سی ایپلی کیشنز کی ترقی میں بھی حصہ ڈالتا ہے… ہمارا خیال 2009 میں اس وقت شروع ہوا جب ہم نے نیچر نینو ٹیکنالوجی میں شائع ہونے والے ایک تحقیقی مقالے سے مشورہ کیا۔ سونے کے نینو پارٹیکلز کا استعمال کرتے ہوئے سانس کے ذریعے پھیپھڑوں کا کینسر"۔ اس گروپ کی تحقیق بتاتی 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 ماہرین کے ساتھ بات چیت۔

ہماری بعد کی تحقیق کے نتیجے میں نینو میٹریلز کا استعمال کرتے ہوئے سیمی کنڈکٹر گیس سینسرز کی تخلیق ہوئی ہے جو سونے کے نینو پارٹیکلز کے مقابلے میں بہتر ردعمل اور کم گیس کی حراستی کا پتہ لگانے کی حد پیش کرتے ہیں، اور بیماری کی اسکریننگ اور تشخیص کے لیے سانس کے تجزیہ میں ایپلی کیشنز کے لیے تیار کیے جانے کے مکمل طور پر قابل ہیں۔ یہ ایک تحقیقی سمت ہے جس کا اطلاق 2019 میں Vingroup Innovation Foundation (VinIF) کے ذریعے مالی اعانت فراہم کیے جانے والے ایک پروجیکٹ میں کیا گیا ہے۔ VinIF فاؤنڈیشن کو اس چیلنجنگ پروجیکٹ کو تجویز کرنے میں ہمارے اعتماد کے پیچھے محرک قوتوں میں سے ایک فاؤنڈیشن کا "خطرہ اٹھانے" کا طریقہ ہے۔ اس ترقی پسند طریقہ کار کی بدولت، ضمانت شدہ مصنوعات کے نتائج کے ساتھ ایک محفوظ تحقیقی سمت تجویز کرنے کے بجائے، ہم نے ایک اہم موضوع کو آگے بڑھانے کا فیصلہ کیا، چاہے اس میں بہت زیادہ خطرہ کیوں نہ ہو۔ 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 میں میٹابولک عمل کو متاثر کرتا ہے، جس سے مریض کی سانسوں میں مختلف ارتکاز میں خصوصیت والی گیسیں (بائیو مارکر) پیدا ہوتی ہیں۔ یہ بائیو مارکر ہر قسم کی بیماری کے لیے مختلف طریقے سے تبدیل ہوں گے۔ گیس کے سینسر ان بائیو مارکرز کی شناخت اور تجزیہ کرنے کے لیے بنائے گئے ہیں، جو بایوپسی جیسے ناگوار طریقوں کے بغیر بیماریوں کا جلد پتہ لگانے میں مدد کرتے ہیں۔ مائیکرو چپس اور سیمی کنڈکٹر چپس کی لہر پہلے سے کہیں زیادہ گرم ہے۔ پروفیسر کے مطابق ہمیں اس لہر کا فائدہ کس سمت میں اٹھانا چاہیے؟ -یہ ٹھیک ہے، یہ موضوع بہت گرم ہے اور بہت سی تحقیق، ترقی اور جدید ٹیکنالوجی کے اطلاق کے مرکز میں ہے۔ اس شعبے میں ترقی اور پیش رفت 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 واضح طور پر، ہماری سیمی کنڈکٹر اور مائیکرو چپ افرادی قوت ابھی بھی بہت کم ہے، محدود مہارت کے ساتھ۔ مزید برآں، ویتنام میں فی الحال کافی مضبوط سیمی کنڈکٹر ریسرچ سینٹر اور ایک مضبوط سیمی کنڈکٹر ماحولیاتی نظام کی کمی ہے۔ میری رائے میں، ویتنام کو سیمی کنڈکٹر اور مائیکرو چِپ ٹیکنالوجی کی تیزی سے فائدہ اٹھانا چاہیے، مسابقتی صلاحیت کے ساتھ مخصوص شعبوں پر توجہ مرکوز کرکے، R&D اور انسانی وسائل کی تربیت میں سرمایہ کاری، ٹیکنالوجی کی تعمیر اور صنعتی ماحولیاتی نظام کی حمایت، اور کلیدی صنعتوں میں ٹیکنالوجی کا اطلاق کرنا چاہیے۔ یہ حکمت عملی ویتنام کو پائیدار ترقی حاصل کرنے اور تیزی سے بدلتی ہوئی عالمی ٹیکنالوجی کے تناظر میں مؤثر طریقے سے مقابلہ کرنے میں مدد فراہم کرے 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