সুখবর
রয়্যাল সুইডিশ অ্যাকাডেমি অফ সায়েন্সেস কোয়ান্টাম ডটসের আবিষ্কার এবং সংশ্লেষণের জন্য বিজ্ঞানী মউঙ্গি জি বাভেন্ডি, লুই ই ব্রুস এবং আলেক্সি আই একিমভকে রসায়নশাস্ত্রে এ-বছর নোবেল পুরস্কার দেওয়ার সিদ্ধান্ত নিয়েছে৷
পটভূমি
যাঁরা রসায়ন বিজ্ঞান অধ্যয়ন করেন তাঁরা জানেন যে, একটি উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলি সেই বস্তুকণায় কতগুলি ইলেকট্রন রয়েছে তার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। যাই হোক, যখন পদার্থ ন্যানো-মাত্রায় সঙ্কুচিত হয় তখন কোয়ান্টাম ঘটনা দেখা দেয়; এটি পদার্থের আকার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। ২০২৩ সালে রসায়নে নোবেল বিজয়ীরা এতটাই ছোট কণা তৈরি করতে সফল হয়েছেন যে তাঁদের বৈশিষ্ট্যগুলি কোয়ান্টাম ঘটনা দ্বারা নির্ধারিত হয়। কণা, যাকে কোয়ান্টাম ডট বলা হয়, এখন ন্যানো প্রযুক্তিতে অনেক গুরুত্বপূর্ণ।
আরও পড়ুন-দাবি মানতে বাধ্য হলেন রাজ্যপাল, ৩ সপ্তাহ সময় দিলেন অভিষেক, তুলে নিলেন ধর্না
কোয়ান্টাম ডট
কোয়ান্টাম ডট, যাকে সেমিকন্ডাক্টর ন্যানোক্রিস্টালও বলা হয়, সেমিকন্ডাক্টর কণাগুলি কয়েক ন্যানোমিটার আকারের, যার অপটিক্যাল বা আলোক সম্বন্ধীয় এবং ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা কোয়ান্টাম মেকানিক্সের বড় কণাগুলির থেকে আলাদা। তারা ন্যানো প্রযুক্তি এবং পদার্থ বিজ্ঞানের একটি কেন্দ্রীয় বিষয়। যখন কোয়ান্টাম বিন্দুগুলি অতিবেগুনি রশ্মি দ্বারা আলোকিত হয়, তখন কোয়ান্টাম ডটের একটি ইলেকট্রন উচ্চশক্তির অবস্থায় উত্তেজিত হতে পারে। একটি সেমিকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম ডটের ক্ষেত্রে, এই প্রক্রিয়াটি ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে কন্ডাক্টেন্স ব্যান্ডে একটি ইলেক্ট্রনের রূপান্তরের সঙ্গে মিলে যায়। ভ্যালেন্স ব্যান্ড হল ইলেকট্রন শক্তির সর্বোচ্চ পরিসর যেখানে ইলেকট্রনগুলি সাধারণত পরম শূন্য তাপমাত্রায় উপস্থিত থাকে এবং পরিবাহী ব্যান্ডটি খালি ইলেকট্রনিক অবস্থার সর্বনিম্ন পরিসর। সচরাচর কন্ডাক্টেন্স ব্যান্ড বা পরিবাহী ব্যান্ড ভ্যালেন্স ব্যান্ডের উপরে অবস্থান করে। এই অবস্থায় উত্তেজিত ইলেক্ট্রন তার শক্তিকে আলো হিসাবে ছেড়ে দিয়ে ভ্যালেন্স ব্যান্ডে ফিরে যায়। এই আলোর নির্গমন বিজ্ঞানের পরিভাষায় ফটোলুমিনেসেন্স, যাকে ন্যানো প্রযুক্তি এবং ব্যবহারিক বস্তুবিজ্ঞান বা মেটিরিয়াল সায়েন্স-এ কাজে লাগানো হয়। সেই আলোর রঙ নির্ভর করে কন্ডাক্টেন্স ব্যান্ড এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডের মধ্যে শক্তির পার্থক্যের উপর, অথবা বিচ্ছিন্ন শক্তি অবস্থার মধ্যে পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে যখন ব্যান্ডের গঠন আর কোয়ান্টাম ডটস-তে সুনির্দিষ্টভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় না।
আরও পড়ুন-সন্ধিপুজো নয়, মায়ের আরাধনা হয় ভোররাতে
নোবেলজয়ী
২০২৩ সালে নোবেল বিজয়ী রসায়নবিদদের তিনজনই উচ্চমানের কোয়ান্টাম ডটস-এর খোঁজে নিয়োজিত ছিলেন। বিজ্ঞানী মউঙ্গি জি বাভেন্ডি একজন তিউনিসিয়াবাসী ফরাসি-আমেরিকান রসায়নবিদ, যিনি ১৯৬১ সালে ফ্রান্সের প্যারিস শহরে জন্মগ্রহণ করেন। তিনি তাঁর গবেষণার প্রাক্কাল থেকেই এই বিষয়ের উপর কাজ করে চলেছেন। বর্তমানে তিনি আমেরিকার ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অব টেকনোলজির একজন লেস্টার উল্ফ অধ্যাপক। বিজ্ঞানী লুই ই. ব্রুস ১৯৪৩ সালে ওহিও প্রদেশের ক্লিভল্যান্ডে জন্ম গ্রহণ করেন। তিনি কোয়ান্টাম ডটস-এর আবিষ্কারক হিসেবে স্বনামধন্য। বর্তমানে আমেরিকার নিউ ইয়র্কে অবস্থিত কলম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ে একজন এস এল মিশেল অধ্যাপক হিসেবে কর্মরত। তাঁর কর্মজীবনে তিনি বহু পুরস্কারে ভূষিত হয়েছেন। যথা, তিনি ২০০১ সালে রাসায়নিক পদার্থবিদ্যায় ভাল কাজের জন্য ইর্ভিং ল্যাংমুইর পুরস্কার, ২০০৪ ও ২০১০ রসায়ন বিজ্ঞানে ন্যাশনাল অ্যাকাডেমি অব সায়েন্স পুরস্কার, ২০০৫ সালে পদার্থের রসায়নের উপর গবেষণার জন্য এসিএস পুরস্কার, ২০০৬ সালে অপটিক্যাল সোসাইটি অব আমেরিকার পক্ষ থেকে আর ডব্লিউ উড পুরস্কার এবং ২০১২ সালে বিজ্ঞানে অসাধারণ গবেষণার জন্য বোয়ার পুরস্কারে ভূষিত হন। বিজ্ঞানী আলেক্সি আই একিমভ একজন কঠিন পদার্থের উপর গবেষণারত পদার্থবিদ, যিনি ১৯৪৫ সালে সোভিয়েত ইউনিয়নে জন্মগ্রহণ করেন। বর্তমানে তিনি আমেরিকার নিউ ইয়র্কে ন্যানো ক্রিস্টালস টেকনোলজি ইন্টারন্যাশনাল নামে একটি বেসরকারি সংস্থায় গবেষণারত। কর্মজীবনে তিনি অর্ধপরিবাহীর মধ্যে ইলেকট্রনের ঘূর্ণন অভিমুখ সম্পর্কে বিস্তারিত ধারণা দেওয়ার জন্য ১৯৭৬ সালে ইউএসএসআর স্টেট পুরস্কার ও ২০০৬ সালে যুগ্মভাবে আর ডব্লিউ উড পুরস্কারে সম্মানিত হন, কোয়ান্টাম ডটের আবিষ্কারের জন্য।
আরও পড়ুন-তরুণীর নগ্ন মৃতদেহ নিয়ে জঙ্গিদের প্যারেড! ইজরায়েলে আটকে থাকা ভারতীয় পড়ুয়ারা আতঙ্কিত
গবেষণার পরিসর
আজ কোয়ান্টাম ডট ন্যানোটেকনোলজি টুলবক্সের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ। রসায়নে এ-বছরের নোবেল পুরস্কার বিজয়ীরা সকলেই ন্যানোওয়ার্ল্ডের অন্বেষণে অগ্রগামী। ১৯৮০-এর দশকের গোড়ার দিকে, এই বছরের নোবেল বিজয়ী রসায়নবিদ লুই ব্রুস এবং আলেক্সি একিমভ একে অপরের থেকে স্বাধীনভাবে কোয়ান্টাম বিন্দু তৈরি করতে সফল হন, এই ন্যানো পার্টিকেলগুলি এত ছোট যে তাদের মধ্যে পরিদর্শিত কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি তাদের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে। ১৯৯৩ সালে, রসায়ন-বিজয়ী মউঙ্গি বাভেন্দি কোয়ান্টাম ডট তৈরির পদ্ধতিতে বিপ্লব ঘটিয়েছিলেন, তাদের গুণমানকে অত্যন্ত উচ্চ করে তোলেন— আজকের ন্যানো প্রযুক্তিতে তাদের ব্যবহারের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পূর্বশর্ত। তিনি এই উচ্চমাত্রার কোয়ান্টাম ডটস তৈরির জন্য একটি ত্রিমুখী বিকারের মধ্য দ্রাবক রেখে, একমুখে থার্মোমিটার দ্রাবকের তাপমাত্রা মাপার জন্য, একমুখে স্থিতিকরণের গ্যাস নির্গত করার পাইপ ও অন্য মুখে সিরিঞ্জের সাহায্যে একটি পদার্থ বিকারের মধ্যে স্থিত একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রার দ্রাবকের মধ্যে প্রবেশ করছে যা ক্যাডমিয়াম সেলেনাইড তৈরি করবে। বিকারের আয়তন যথেষ্ট হওয়ার দ্রবণটি সম্পৃক্ত। প্রক্রিয়াটি শুরু হওয়ার সঙ্গে সঙ্গেই ক্যাডমিয়াম সেলেনাইডের ন্যানো ক্রিস্টাল তৈরি হতে থাকে। দ্রাবক ঠান্ডা হয়ে গেলে প্রক্রিয়া স্থির হয়ে আসে; এমতাবস্থায় বিজ্ঞানী বাভেন্দি দ্রাবকের তাপমাত্রা বৃদ্ধির সঙ্গে সঙ্গেই দেখা যায় ক্রিস্টাল পুনরায় তৈরি হতে শুরু করে এবং যত দীর্ঘ সময় ধরে এই প্রক্রিয়া চলছে ততই ক্রিস্টালের আকার বড় হচ্ছে। একটি কোয়ান্টাম ডট হল এমন একটি অর্থপরিবাহী ক্রিস্টাল যা মাত্র কয়েক হাজার পরমাণু নিয়ে গঠিত; এই যেমন গোল পৃথিবীর কাছে একটি ফুটবলের আকার যেমন!
আরও পড়ুন-তরুণীর নগ্ন মৃতদেহ নিয়ে জঙ্গিদের প্যারেড! ইজরায়েলে আটকে থাকা ভারতীয় পড়ুয়ারা আতঙ্কিত
ব্যবহারিক জীবনে প্রাপ্তি
রসায়নে এ-বছরের নোবেল পুরস্কার কোয়ান্টাম ডটের আবিষ্কারের জন্য, এই ন্যানো পার্টিকেল এত ছোট যে তাদের আকার তাদের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে। ব্যবহারিক জীবনে তার ব্যবহার উচ্চমানের এবং অভাবনীয়।
এই কণাগুলির অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং তাদের ব্যবহারিক উপযোগিতার আলো এখন টেলিভিশনের পর্দা থেকে এলইডি বাতি— সর্বত্রই ছড়িয়ে পড়ে। তারা রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অনুঘটক হিসেবে কাজ করে এবং তাদের পরিষ্কার আলো একজন সার্জনের জন্য টিউমার টিস্যুকে সহজেই সঠিকভাবে চিহ্নিত করতে পারে।
আরও পড়ুন-ওয়াই প্লাস নিরাপত্তা পেলেন বলিউডের বাদশাহ
গবেষকরা প্রাথমিকভাবে রঙিন আলো তৈরি করতে কোয়ান্টাম ডট ব্যবহার করেছেন। তাঁরা বিশ্বাস করেন যে, ভবিষ্যতে কোয়ান্টাম ডটগুলি একক ইলেক্ট্রনিক ট্রানজিস্টর, সৌর কোষ, একক আলোক কণার উৎস, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং, জীববিদ্যার গবেষণা ক্ষেত্রে, অণুবীক্ষণ যন্ত্রে, নমনীয় ইলেকট্রনিক্স, মিনিস্কুল সেন্সর, স্লিমার সোলার সেল এবং সম্ভবত সুরক্ষিত কোয়ান্টাম যোগাযোগে অবদান রাখতে পারে। তবে এই ধরনের ন্যানো ক্রিস্টাল বা কোয়ান্টাম ডটস-এর মধ্যে ক্যাডমিয়ামের উপস্থিতি ব্যবহারিক জীবনে ঝুঁকি নিয়ে আসতে পারে, সেদিকে আমাদের লক্ষ্য রেখে বস্তু-বিজ্ঞানে ব্যাপক উন্নতির দিকে এগিয়ে যেতে হবে।