इन्फ्रारेड प्रकाशाला नवीकरणीय उर्जेत रुपांतरीत करणाऱ्या नवीन घटकाचा शोध

मुक्तपीठ टीम

उच्च कार्यक्षमतेसह इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित करू शकेल, शोधू शकेल आणि त्यात बदल करू शकेल अशा एका नवीन घटकाचा शोध भारतीय शास्त्रज्ञांनी सिडनी विद्यापीठासह लावला आहे. सौर आणि औष्णिक ऊर्जा निर्मिती आणि ऑप्टिकल दूरसंवाद उपकरणांच्या निर्मितीसाठी हे संशोधन उपयुक्त ठरू शकते.

विद्युत चुंबकीय लहरी हा एक असा अक्षय ऊर्जा स्त्रोत आहे जो वीज निर्मिती, दूरसंचार, संरक्षण आणि सुरक्षा तंत्रज्ञान, सेन्सर्स आणि आरोग्य सेवांसाठी वापरला जातो. शास्त्रज्ञ अशा लहरी अचूकपणे हाताळण्यासाठी उच्च-तंत्रज्ञान पद्धती वापरतात. ज्यामध्ये मानवी केसांपेक्षा हजारो पटीने लहान असलेल्या परिमाणांमध्ये, विशिष्ट सामग्री वापरून अशा लहरी हाताळल्या जातात. प्रकाशाच्या विशेषतः इन्फ्रारेड प्रकाशाच्या सर्व विद्युत चुंबकीय लहरी वापरणे हे तितकेसे सोपे नाही, कारण ते शोधणे आणि त्यात आवश्यक बदल करणे क्लिष्ट आणि कठीण असते.

इन्फ्रारेड प्रकाशाच्या प्रयोगासाठी, कुशाग्र आणि अत्याधुनिक सामग्रीची आवश्यकता आहे जी उच्च कार्यक्षमतेसह इच्छित स्पेक्ट्रल श्रेणीमध्ये उत्तेजन, मॉड्युलेशन आणि आवश्यक शोधासाठी उपयुक्त ठरेल. इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रल श्रेणीमधील प्रकाश-द्रव्यांचे परस्परसंवाद घडवून आणण्यात सध्या परिचित असलेले केवळ काही विद्यमान घटक होस्ट म्हणून काम करू शकतात आणि त्यांची कार्यक्षमता देखील अत्यंत कमी आहे. अशा घटकांच्या कार्यान्वयन प्रक्रियेत स्पेक्ट्रल श्रेणीमध्ये औद्योगिकदृष्ट्या महत्त्वाच्या लहान तरंगलांबी इन्फ्रारेड (SWIR) श्रेणी देखील समाविष्ट नाहीत.

यासंदर्भात नुकत्याच झालेल्या एका महत्त्वपूर्ण संशोधनात, बेंगळुरूच्या जवाहरलाल नेहरू प्रगत वैज्ञानिक संशोधन केंद्राच्या (JNCASR), विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विभागाच्या (DST) स्वायत्त संस्थेच्या संशोधकांनी एकल-क्रिस्टलाइन स्कॅन्डियम नायट्राइड (ScN) नावाचा नवीन घटक शोधला आहे जो उच्च कार्यक्षमतेसह इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित करू शकेल, शोधू शकेल आणि त्यात बदल घडवू शकेल.

के.सी. मौर्य आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी पोलरिटॉन एक्सिटेशन नावाच्या वैज्ञानिक घटनेचा उपयोग केला आहे. ज्यावेळी प्रकाश सामूहिक मुक्त इलेक्ट्रॉन दोलन किंवा ध्रुवीय जाळीच्या कंपनांसह एकरूप होतो त्यावेळी पोलरिटॉन एक्सिटेशन घडून येते आणि आवश्यक परिणाम साध्य होतो.

ध्रुवीय कण (अर्ध-कण) उत्तेजित करण्यासाठी आणि इन्फ्रारेड प्रकाशाचा वापर करून सिंगल-क्रिस्टलाइन स्कॅन्डियम नायट्राइड (ScN) मध्ये मजबूत प्रकाश-पदार्थ परस्परसंवाद साधण्यासाठी या वैज्ञानिक तत्वाचा प्रयोग अत्यंत काळजीपूर्वक केला आहे . ScN मधील हे ध्रुवीकरण सौर आणि औष्णिक उर्जा निर्मितीसाठी वापरले जाऊ शकते. तसेच, गॅलियम नायट्राइड (GaN) सारख्या सामग्रीशी साधर्म्य असणारे, स्कँडियम नायट्राइड हे आधुनिक अशा -मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर (CMOS) शी सुसंगत आहे. आणि म्हणूनच, Si-chip ऑप्टिकल साठी ते सहजपणे एकत्रित केले जाऊ शकते.

“इलेक्ट्रॉनिक्सपासून ते आरोग्यसेवा, संरक्षण आणि सुरक्षा ते ऊर्जा तंत्रज्ञानापर्यंत, इन्फ्रारेड स्त्रोत, उत्सर्जक आणि सेन्सर्सची मोठी मागणी आहे. स्कॅंडियम नायट्राइडमधील इन्फ्रारेड पोलारिटॉन्सवरील आमचे कार्य अशा अनेक उपकरणांमध्ये उपयुक्त ठरेल.” असे JNCASR चे डॉ. बिवास सहा यांनी सांगितले. नॅनो लेटर्स या वैज्ञानिक जर्नलमध्ये नुकत्याच प्रकाशित झालेल्या या अभ्यासात JNCASR व्यतिरिक्त भारतीय विज्ञान संस्था (IISc.) आणि सिडनी विद्यापीठातील सेंटर फॉर नॅनो सायन्स अँड इंजिनीअरिंगचे संशोधकही सहभागी झाले होते.