এনার্জি সিস্টেম যা পুরো শহরকে শক্তি দেয়, মহাকাশযান যা বিস্ফোরকভাবে হিমায়িত ভ্যাকুয়ামে চালু হয়, এবং জেট ইঞ্জিন যা 14 ঘন্টা সরাসরি উড়তে পারে সবগুলিই উন্নত পদার্থের উপর নির্ভর করে যা চরম শক্তি এবং পরিবেশকে ব্যর্থ না করেই প্রতিরোধ করতে পারে। বিজ্ঞানীরা এই অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য এবং তার বাইরেও অবিশ্বাস্য উপকরণগুলি তৈরি করেছেন, তবে এখনও উদ্ভাবন করার এবং সীমানা অতিক্রম করার জায়গা রয়েছে।
লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (বার্কলে ল্যাব) এর নেতৃত্বে একটি দল উচ্চ তাপ গ্রহণ করতে পারে এবং সাব-ফ্রিজিং তাপমাত্রায় অক্ষত থাকতে পারে এমন সংকর ধাতুগুলির সীমাকে নতুন করে সংজ্ঞায়িত করছে। তাদের সর্বশেষ গবেষণাপত্রে, এখন প্রকাশিত প্রকৃতিগবেষকরা দেখিয়েছেন যে বডি-সেন্টার্ড কিউবিক (BCC) নামক পারমাণবিক বিন্যাস সহ দুটি সংকর ধাতু ফ্র্যাকচারের জন্য অসাধারণ প্রতিরোধ দেখায়, এমনকি একটি হিমশীতল 20 কেলভিন (-423 ডিগ্রি ফারেনহাইট) এও।
অনেক ধাতু, বোর্ড জুড়ে, ঠান্ডা হলে ভঙ্গুর হয়ে যায়, একটি ঘটনা যাকে নমনীয় থেকে ভঙ্গুর রূপান্তর বলা হয়। বর্তমান কাগজে বর্ণিত দুটি সংকর ধাতুরই বিসিসি কাঠামো রয়েছে; একটির একটি সাধারণ রচনা রয়েছে এবং অন্যটি একটি মাঝারি-উচ্চ-এনট্রপি অ্যালয় (MHEA) – বিভিন্ন উপাদানের প্রায়-সমান মিশ্রণের সাথে তৈরি ধাতুগুলির একটি সম্প্রতি উন্নত শ্রেণী। দেহ-কেন্দ্রিক কিউবিক অ্যালয়গুলির বেশিরভাগ পূর্ববর্তী উদাহরণগুলি ক্র্যাকিং প্রবণ, এমনকি 1,000 সেলসিয়াস (1,832 ফারেনহাইট) তাপমাত্রায়ও। কিন্তু যেহেতু তাদের উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ গলনাঙ্ক রয়েছে, তাই টারবাইন ব্লেড বা রকেটের মতো উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বিসিসি অ্যালয়গুলি বিজ্ঞানীদের জন্য একটি বড় ফোকাস।
“উচ্চ তাপমাত্রা সর্বদা পবিত্র গ্রিল। এবং লোকেরা বলে আসছে যে এগুলি চরম পরিবেশের জন্য পরবর্তী প্রজন্মের সংকর ধাতু হতে চলেছে, কিন্তু আমরা দেখেছি যে এগুলি এতই ভঙ্গুর, তারা বেশ আশাহীন,” বলেছেন প্রধান লেখক রবার্ট রিচি, বার্কলে ল্যাবের ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্সেস ডিভিশনের একজন সিনিয়র ফ্যাকাল্টি সায়েন্টিস্ট এবং বার্কেলে প্রফেসরের বিশিষ্ট ইঞ্জিনিয়ারিং প্রফেসর। “আমরা এই সংকর ধাতুগুলির নমনীয় সংস্করণগুলি তৈরি করার উপায়গুলি দেখেছি, এবং ফলাফল হল এই দুটি উপাদান যা তরল হিলিয়াম তাপমাত্রা, 20 কেলভিন থেকে শুরু করে 1,300 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড পর্যন্ত তাপমাত্রার একটি বিশাল পরিসরে উচ্চ দৃঢ়তা দেখায়৷ যেকোন সংকর ধাতুর জন্য, এটি আকর্ষণীয়, এবং এই ধরনের মার্কের জন্য এটি আকর্ষণীয়।”
বাস্তব-বিশ্ব ব্যবহারের জন্য এই ধাতুগুলি গ্রহণ করার আগে আরও গবেষণা প্রয়োজন। উদাহরণস্বরূপ, বিজ্ঞানীরা এখনও জানেন না যে কীভাবে উপাদানগুলির ব্যবহার এবং এক্সপোজার থেকে অক্সিডেশন কার্যক্ষমতাকে প্রভাবিত করবে। কিন্তু দলের অধ্যয়ন প্রমাণ করে যে উচ্চ-তাপমাত্রার বিসিসিগুলি নমনীয়-থেকে-ভঙ্গুর রূপান্তরকে অতিক্রম করতে পারে যা পূর্বে তাদের অব্যবহারিক করে তুলেছিল এবং প্রকৃতপক্ষে তাদের সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রয়োজনের চেয়ে অনেক কম তাপমাত্রায় নমনীয় থাকতে পারে।
“আপনি যদি আমাদের কম্পিউটার চিপগুলিতে আমরা যে সিলিকন ব্যবহার করি তা দেখেন তবে এটির শক্তি খুব বেশি, তবে শক্ততা প্রায় তিন মেগাপাস্কাল রুট মিটার,” বলেছেন সহ-প্রথম লেখক ডেভিড কুক, যিনি গবেষণার সময় রিচির ল্যাবে পোস্টডক্টরাল গবেষক ছিলেন এবং এখন কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থ প্রকৌশলের সহকারী অধ্যাপক৷ মেগাপ্যাস্কাল রুট মিটার (MPa√m) হল একটি ইউনিট যা উপকরণের শক্ততা পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। শক্তিকে একটি উপাদানের তার আকৃতিকে শক্তির অধীনে রাখার ক্ষমতা হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যেখানে দৃঢ়তা হল একটি উপাদান ভাঙার বা ভেঙে যাওয়ার আগে কত শক্তি শোষণ করতে পারে। “যখন আপনি স্টিলের মতো বিদ্যমান বডি-কেন্দ্রিক ঘনবস্তুগুলির মধ্যে সবচেয়ে কঠিনের দিকে তাকান, তখন তরল হিলিয়াম তাপমাত্রায় দৃঢ়তা মাত্র 10 থেকে 20 MPa√m। আমাদের সংকর ধাতুগুলির শক্ততা 20K-এ 100 MPa√m এবং ঘরের তাপমাত্রায় 250 MPa√m এর বেশি।”
স্ফটিক উপর একটি ঘনিষ্ঠ আপ
রিচির ল্যাব অবিশ্বাস্য বৈশিষ্ট্য সহ MHEA তৈরি করে এবং পরীক্ষা করে, যার মধ্যে একটি অ্যালয় রয়েছে যার বর্তমান শিরোনাম রয়েছে পৃথিবীর সবচেয়ে কঠিন উপাদান. সেই উপাদান, যার একটি ভিন্ন ধরনের পারমাণবিক কাঠামো রয়েছে, এটি প্রচণ্ড ঠান্ডায় প্রয়োগের জন্য দুর্দান্ত প্রতিশ্রুতি দেখায়, কিন্তু উচ্চ তাপের জন্য উপযুক্ত নয়। 2022 সালে, কুক উচ্চ গলনাঙ্ক সহ অ্যালয়গুলির জন্য পারমাণবিক রেসিপিগুলি অন্বেষণ শুরু করেছিলেন শরীর-কেন্দ্রিক কিউবিক ক্লাসে. প্রথাগত সংকর ধাতুগুলির বিপরীতে যার মধ্যে ট্রেস অ্যাডিটিভ সহ এক বা দুটি প্রধান উপাদান রয়েছে, এই কাগজে মূল্যায়ন করা দুটি ধাতুর অনুরূপ অনুপাতকে একত্রিত করে এবং প্রতিটিতে পর্যায় সারণির দুটি অঞ্চল থেকে নির্বাচিত উপাদান রয়েছে। MHEA অধ্যয়ন Nb45মুখোমুখি25এর15এইচএফ15, এবং অন্যটিতে মাত্র দুটি উপাদান আছে, Nb70এর30এটি একটি “বাইনারী খাদ” তৈরি করে।
বার্কলে ল্যাবের আণবিক ফাউন্ড্রিতে তৈরি সংকর ধাতুগুলির ক্ষুদ্র নমুনাগুলি অন্বেষণ করার পরে, দলটির যান্ত্রিক চাপ পরীক্ষা করার জন্য বড় অংশের প্রয়োজন ছিল। এই নমুনাগুলি ইউসি আরভাইন এবং একটি এয়ার ফোর্স ম্যাটেরিয়াল ল্যাবে সহযোগীদের দ্বারা ঢালাই এবং রোল করা হয়েছিল। বার্কলে ল্যাবে উচ্চ তাপে এবং তরল নাইট্রোজেন তাপমাত্রায় (77 কে বা -321 ফারেনহাইট) পরীক্ষা করা হয়েছিল। অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকদের সহায়তায় ইউনাইটেড কিংডমের আইএসআইএস নিউট্রন এবং মুওন সোর্সের ইঞ্জিন-এক্স যন্ত্রে 20 কে-তে পরীক্ষা করা হয়েছিল।
তাদের বাঁকানো এবং স্ন্যাপ করার জন্য পরীক্ষার একটি গন্টলেটের মাধ্যমে তাদের নমুনা রাখার পরে, দলটি মলিকুলার ফাউন্ড্রির ন্যাশনাল সেন্টার ফর ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপিতে ব্যবহৃত মাইক্রোস্কোপগুলি উপকরণগুলিতে জুম ইন করার জন্য এবং সমস্ত পরিমাপিত তাপমাত্রা জুড়ে নমনীয় থেকে ভঙ্গুর রূপান্তরকে অতিক্রম করার অনুমতি দেয় এমন প্রক্রিয়াগুলি সনাক্ত করতে।
আমাদের গয়নাগুলির মধ্যে ঝকঝকে রত্নগুলির মতো, ধাতুগুলির একটি স্ফটিক কাঠামো রয়েছে, যার অর্থ তারা একটি নির্দিষ্ট উপায়ে সাজানো পরমাণুর পুনরাবৃত্তি “ইউনিট” দ্বারা গঠিত। বডি-কেন্দ্রিক কিউবিক এক ধরনের পারমাণবিক একক। যখন একটি স্ফটিকের উপর জোর দেওয়া হয়, তখন উপাদানটি বিভিন্ন উপায়ে বিকৃত হবে যা নির্ভর করে কিভাবে এককগুলি একে অপরের থেকে দূরে সরে যায়, ঘোরে এবং শিয়ার করে। সাধারণত, একটি উপাদান যত বেশি বিকৃত হতে পারে, এটি তত বেশি নমনীয় হয়, কারণ এই অভ্যন্তরীণ আন্দোলনগুলি যে শক্তি প্রয়োগ করা হচ্ছে তা শোষণ করে। যখন এটি আর বিকৃত করতে পারে না, প্রয়োগ করা শক্তি এটি ভেঙে যায়।
কুক এবং সহ-প্রথম লেখক Xiaoyu চেন, একজন Ph.D. রিচির ল্যাবের ছাত্র, নমুনাগুলির পারমাণবিক-স্কেল বিকৃতির চিত্র এবং ডেটা ক্যাপচার এবং বিশ্লেষণ করার জন্য মাইক্রোস্কোপি সম্পাদন করেছিল। তারা তত্ত্ব দেয় যে উভয় খাদই উত্তেজনার অধীনে বিকৃতির একটি অনন্য ক্রম অনুভব করে যা অন্যান্য উপকরণগুলিতে দেখা যায় নি।
“এটি একটি খুব অস্বাভাবিক ক্রম, এবং এটি প্রদর্শিত হয় যে আপনি যখন উপাদানটিকে বিকৃত করা শুরু করেন তখন প্রক্রিয়াগুলি একে অপরের সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করে,” রিচি বলেছিলেন। “অনেক কিছু আছে যা এখনও বোঝা যায়নি, কিন্তু এই উপকরণগুলি আমাদেরকে বর্তমান নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালোয়ের তাপমাত্রার সীমা ছাড়িয়ে যেতে সাহায্য করতে পারে৷ আমাদের MHEAগুলি বিশ্বের সবচেয়ে শক্তিশালী নয়, তবে কিছু অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আপনার সুপার শক্তির প্রয়োজন নেই, আপনাকে কেবল ফ্র্যাকচার প্রতিরোধ করতে হবে এবং তাপ নিতে হবে।”
এই গবেষণাটি শক্তি বিভাগ (DOE) দ্বারা অর্থায়ন করা হয়েছিল। মলিকুলার ফাউন্ড্রি হল একটি ডিওই অফিস অফ সায়েন্স ব্যবহারকারী সুবিধা৷ এই কাজে অবদান রাখা অন্যান্য গবেষকরা হলেন জিয়াওউ চেন, মাইকেল ও’লিয়ারি, সতীশ রাও, ওয়েনকিং ওয়াং, ক্যালভিন এইচ বেলচার, ম্যাডেলিন পেইন, পেড্রো বোর্জেস, তুং লিক লি, অরুণ দেবরাজ, মার্ক আস্তা, এনরিক জে ল্যাভারনিয়া, দিরান অ্যাপেলিয়ান, অ্যান্ড্রু এম লি, পুনিত কুমার এবং ডি।
/পাবলিক রিলিজ। উদ্ভূত সংস্থা/লেখক(গুলি) থেকে এই উপাদানটি পয়েন্ট-ইন-টাইম প্রকৃতির হতে পারে এবং স্পষ্টতা, শৈলী এবং দৈর্ঘ্যের জন্য সম্পাদিত হতে পারে। Mirage.News প্রাতিষ্ঠানিক অবস্থান বা পক্ষ নেয় না, এবং এখানে প্রকাশিত সমস্ত মতামত, অবস্থান এবং উপসংহারগুলি শুধুমাত্র লেখকের। সম্পূর্ণ এখানে দেখুন।
