অক্সাইড পদার্থে ‘টুইস্ট্রনিক্স’

দুটি পাতলা পদার্থের স্তরকে নির্দিষ্ট কোণে ঘুরিয়ে , মানে টুইস্ট করে, একটির উপর আরেকটি বসিয়ে তাদের বৈশিষ্ট্য বদলানোর প্রযুক্তিকে বলা হয় ‘টুইস্ট্রনিক্স’। এতদিন এই প্রযুক্তিতে মূলত দ্বিমাত্রিক পদার্থ ব্যবহার করা হয়েছে। এসব পদার্থের স্তরগুলি একে অপরের সঙ্গে খুব দুর্বল আকর্ষণ বলের মাধ্যমে যুক্ত থাকে। এই আকর্ষণকে বলা হয় ‘ভ্যান ডার ওয়ালস বল’।

সম্প্রতি নর্থ ক্যারোলাইনা স্টেট ইউনিভার্সিটির সহকারী অধ্যাপক রুইজুয়ান শু এবং তাঁর সহকর্মীরা একটি গবেষণা করেছেন। এবার শুধু দুর্বলভাবে যুক্ত দ্বিমাত্রিক পদার্থ নয়, শক্তিশালী রাসায়নিক বন্ধনে যুক্ত অক্সাইড পদার্থের স্তরও নির্দিষ্ট কোণে ঘুরিয়ে সাজানো সম্ভব হয়েছে। গবেষকদের মতে, এই পদ্ধতিতে অক্সাইড পদার্থের দুটি স্তরের মধ্যে ঘূর্ণনের কোণ খুব নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়। ফলে পদার্থের গঠন এবং দুই স্তরের সংযোগস্থলে কী ধরনের পরিবর্তন ঘটে, তা নিয়ে নতুন করে গবেষণার সুযোগ তৈরি হয়েছে। গবেষণাটি পরীক্ষা করতে বিজ্ঞানীরা ‘সোডিয়াম নাইওবেট’ বা NaNbO₃ নামের একটি কেলাসিত পদার্থ ব্যবহার করেন। প্রথমে তাঁরা পদার্থটির অত্যন্ত পাতলা একটি স্তর তৈরি করেন। এরপর স্তরগুলির চারপাশে কয়েকটি চিহ্ন তৈরি করেন, যা দেখে বোঝা যাবে, একটি স্তরকে অন্যটির তুলনায় কতটা ঘোরানো হচ্ছে। এরপর একটি পাতলা স্তরকে তুলে অন্য একটি স্তরের উপর একটা নির্দিষ্ট কোণে বসানো হয়। কাঙ্ক্ষিত কোণটি ঠিক হওয়ার পর বিশেষ তাপ-প্রক্রিয়া বা ‘অ্যানিলিং’-এর মাধ্যমে দুটি স্তরকে শক্তিশালী রাসায়নিক বন্ধনে যুক্ত করা হয়। সাধারণ টুইস্ট্রনিক্সে দুই স্তরের মধ্যে দুর্বল আকর্ষণ কাজ করলেও এখানে স্তর দুটি শক্তিশালী রাসায়নিক বন্ধনে যুক্ত থাকে। ফলে এই প্রযুক্তি ভবিষ্যতে আরও বড় আকারের ইলেকট্রনিক যন্ত্র তৈরিতে কাজে লাগতে পারে। তাছাড়া দুটি স্তর যেখানে পরস্পরের সঙ্গে যুক্ত হয়েছে, সেই অংশটিও পরীক্ষা করতে বিজ্ঞানীরা সিনক্রোট্রন এক্স-রে ব্যবহার করেন। তাতে দেখা যায়, শক্তিশালী রাসায়নিক বন্ধন শুধু স্তর দুটিকে একসঙ্গে ধরে রাখছে না, তাদের পরমাণুর গঠনেও পরিবর্তন ঘটাচ্ছে। দুই স্তরের সংযোগস্থলে পরমাণুগুলির কেলাস কাঠামো ধীরে ধীরে ঘুরে যাচ্ছে। পাশাপাশি পদার্থটির অভ্যন্তরীণ গঠনেও পরিবর্তনের প্রমাণ পাওয়া গেছে। পরিবর্তনগুলি পদার্থটির বৈদ্যুতিক ও অন্যান্য ভৌত বৈশিষ্ট্যকে কীভাবে প্রভাবিত করবে, তা এখনও স্পষ্ট নয়। সে বিষয়ে আরও গবেষণা প্রয়োজন। তবে বিজ্ঞানীদের আশা, স্তরগুলির ঘূর্ণন-কোণ এবং তাদের মধ্যকার রাসায়নিক বন্ধন নিয়ন্ত্রণ করে ভবিষ্যতে প্রয়োজন অনুযায়ী নতুন ধরনের পদার্থ তৈরি করা সম্ভব হতে পারে। এই নতুন ধরনের অক্সাইড বিশেষ করে ইলেকট্রনিক্স ও উন্নত প্রযুক্তির উপাদান তৈরিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা নিতে পারে। অর্থাৎ, টুইস্ট্রনিক্সের পরিচিত ধারণাকে আরও শক্তিশালী রাসায়নিক বন্ধনের পদার্থে প্রয়োগের মাধ্যমে প্রযুক্তির নতুন সম্ভাবনার দরজা খুলে দিল এই গবেষণা।

সূত্রঃ্: “Deterministic Fabrication of Large-Area, High-Crystallinity Oxide Moiré Superlattices,” ACS Nano