অতিপরিবাহিতা হলো একটি ভৌত ঘটনা, যেখানে একটি নির্দিষ্ট সংকট তাপমাত্রায় কোনো পদার্থের বৈদ্যুতিক রোধ শূন্যে নেমে আসে। বার্ডিন-কুপার-শ্রাইফার (বিসিএস) তত্ত্ব হলো এর একটি কার্যকর ব্যাখ্যা, যা অধিকাংশ পদার্থের অতিপরিবাহিতার বর্ণনা দেয়। এই তত্ত্ব অনুযায়ী, যথেষ্ট নিম্ন তাপমাত্রায় ক্রিস্টাল ল্যাটিসে কুপার ইলেকট্রন জোড় গঠিত হয় এবং এদের ঘনীভবন থেকেই বিসিএস অতিপরিবাহিতা সৃষ্টি হয়। যদিও গ্রাফিন নিজে একটি চমৎকার বিদ্যুৎ পরিবাহী, ইলেকট্রন-ফোনন মিথস্ক্রিয়া দমনের কারণে এটি বিসিএস অতিপরিবাহিতা প্রদর্শন করে না। একারণেই বেশিরভাগ “ভালো” পরিবাহী (যেমন সোনা এবং তামা) “খারাপ” অতিপরিবাহী হিসেবে কাজ করে।
দক্ষিণ কোরিয়ার ইনস্টিটিউট অফ বেসিক সায়েন্স (আইবিএস)-এর সেন্টার ফর থিওরিটিক্যাল ফিজিক্স অফ কমপ্লেক্স সিস্টেমস (পিসিএস)-এর গবেষকরা গ্রাফিনে অতিপরিবাহিতা অর্জনের একটি নতুন বিকল্প পদ্ধতির কথা জানিয়েছেন। তাঁরা গ্রাফিন এবং দ্বি-মাত্রিক বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট (বিইসি) দ্বারা গঠিত একটি হাইব্রিড সিস্টেম প্রস্তাব করে এই কৃতিত্ব অর্জন করেছেন। গবেষণাটি ‘টুডি ম্যাটেরিয়ালস’ জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।
গ্রাফিনের ইলেকট্রন গ্যাস (উপরের স্তর) নিয়ে গঠিত একটি হাইব্রিড সিস্টেম, যা পরোক্ষ এক্সাইটন (নীল ও লাল স্তর) দ্বারা উপস্থাপিত দ্বি-মাত্রিক বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট থেকে পৃথক। গ্রাফিনের ইলেকট্রন এবং এক্সাইটন কুলম্ব বল দ্বারা সংযুক্ত থাকে।
(ক) তাপমাত্রা সংশোধন সহ (ড্যাশযুক্ত রেখা) এবং তাপমাত্রা সংশোধন ছাড়া (অবিচ্ছিন্ন রেখা) বোগোলন-মধ্যস্থ প্রক্রিয়ায় অতিপরিবাহী গ্যাপের তাপমাত্রা নির্ভরতা। (খ) তাপমাত্রা সংশোধন সহ (লাল ড্যাশযুক্ত রেখা) এবং তাপমাত্রা সংশোধন ছাড়া (কালো অবিচ্ছিন্ন রেখা) বোগোলন-মধ্যস্থ মিথস্ক্রিয়ার জন্য ঘনীভূত ঘনত্বের ফাংশন হিসাবে অতিপরিবাহী রূপান্তরের সংকট তাপমাত্রা। নীল বিন্দুযুক্ত রেখাটি ঘনীভূত ঘনত্বের ফাংশন হিসাবে BKT রূপান্তর তাপমাত্রা দেখায়।
সুপারকন্ডাক্টিভিটি ছাড়াও, বিইসি (BEC) হলো আরেকটি ঘটনা যা নিম্ন তাপমাত্রায় ঘটে। এটি পদার্থের পঞ্চম অবস্থা, যা ১৯২৪ সালে আইনস্টাইন প্রথম ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন। বিইসি গঠিত হয় যখন কম-শক্তির পরমাণুগুলো একত্রিত হয়ে একই শক্তি অবস্থায় প্রবেশ করে, যা ঘনীভূত পদার্থবিজ্ঞানের একটি ব্যাপক গবেষণার ক্ষেত্র। হাইব্রিড বোস-ফার্মি সিস্টেম মূলত ইলেকট্রনের একটি স্তরের সাথে বোসনের একটি স্তরের মিথস্ক্রিয়াকে বোঝায়, যেমন ইনডাইরেক্ট এক্সাইটন, এক্সাইটন-পোলারন ইত্যাদি। বোস এবং ফার্মি কণার মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বিভিন্ন ধরনের নতুন এবং আকর্ষণীয় ঘটনার জন্ম দিয়েছে, যা উভয় পক্ষের মৌলিক এবং প্রয়োগ-ভিত্তিক দৃষ্টিভঙ্গিতে আগ্রহ জাগিয়ে তুলেছে।
এই গবেষণায়, গবেষকরা গ্রাফিনে একটি নতুন সুপারকন্ডাক্টিং পদ্ধতির কথা জানিয়েছেন, যা একটি সাধারণ BCS সিস্টেমের ফোননের পরিবর্তে ইলেকট্রন এবং “বোগোলন”-এর মধ্যে মিথস্ক্রিয়ার কারণে ঘটে। বোগোলন বা বোগোলিউব কোয়াসিপার্টিকেল হলো BEC-এর এক ধরনের উত্তেজনা, যার মধ্যে কণার কিছু নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য রয়েছে। নির্দিষ্ট প্যারামিটার পরিসরের মধ্যে, এই পদ্ধতিটি গ্রাফিনের সুপারকন্ডাক্টিং সংকট তাপমাত্রাকে ৭০ কেলভিন পর্যন্ত পৌঁছাতে সাহায্য করে। গবেষকরা একটি নতুন মাইক্রোস্কোপিক BCS তত্ত্বও তৈরি করেছেন যা বিশেষভাবে নতুন হাইব্রিড গ্রাফিনের উপর ভিত্তি করে তৈরি সিস্টেমগুলোর উপর আলোকপাত করে। তাদের প্রস্তাবিত মডেলটি আরও পূর্বাভাস দেয় যে সুপারকন্ডাক্টিং বৈশিষ্ট্যগুলো তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পেতে পারে, যার ফলে সুপারকন্ডাক্টিং গ্যাপের একটি নন-মনোটোনিক তাপমাত্রা নির্ভরতা দেখা যায়।
এছাড়াও, গবেষণায় দেখা গেছে যে এই বোগোলন-মধ্যস্থতাকারী পদ্ধতিতে গ্রাফিনের ডিরাক ডিসপারশন সংরক্ষিত থাকে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে এই সুপারকন্ডাক্টিং প্রক্রিয়াটিতে আপেক্ষিক ডিসপারশনযুক্ত ইলেকট্রন জড়িত, এবং এই ঘটনাটি ঘনীভূত পদার্থবিদ্যায় ভালোভাবে অন্বেষণ করা হয়নি।
এই গবেষণাটি উচ্চ-তাপমাত্রার অতিপরিবাহিতা অর্জনের আরেকটি পথ উন্মোচন করে। একই সাথে, ঘনীভূত পদার্থের বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে আমরা গ্রাফিনের অতিপরিবাহিতা নিয়ন্ত্রণ করতে পারি। এটি ভবিষ্যতে অতিপরিবাহী যন্ত্র নিয়ন্ত্রণের আরেকটি পথ দেখায়।
পোস্ট করার সময়: ১৬ জুলাই, ২০২১ 
