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एक सदी से भी अधिक समय से, हॉल प्रभाव को एक साधारण तस्वीर के साथ सिखाया गया है कि बिजली एक सामग्री के माध्यम से बहती है, एक चुंबकीय क्षेत्र गतिशील आवेशों को किनारे की ओर धकेलता है, और सामग्री में एक वोल्टेज दिखाई देता है। अब, वैज्ञानिकों ने उस परिचित घटना को उस दिशा में काम करने का एक तरीका ढूंढ लिया है जिसे एक बार असंभव माना जाता था। साइंस डेली पर प्रकाशित एक रिपोर्ट के अनुसार, कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने हॉल प्रभाव का एक असामान्य रूप प्रदर्शित किया है जिसमें किसी सामग्री के विमान के भीतर स्थित एक चुंबकीय क्षेत्र एक मापने योग्य हॉल प्रतिक्रिया उत्पन्न कर सकता है। नेचर मटेरियल्स में प्रकाशित खोज, संघनित-पदार्थ भौतिकी में लंबे समय से चली आ रही धारणा को चुनौती देती है और अंततः कई दिशाओं में क्षेत्रों का पता लगाने में सक्षम सरल चुंबकीय सेंसर को जन्म दे सकती है। ऑनलाइन रिपोर्ट के अनुसार, एडविन हॉल ने 1879 में हॉल प्रभाव की खोज की थी। पारंपरिक सेटअप में, एक चुंबकीय क्षेत्र को विद्युत प्रवाह ले जाने वाली सामग्री पर लंबवत लागू किया जाता है। क्षेत्र गतिशील आवेशों को विक्षेपित करता है, जिससे एक वोल्टेज बनता है जिसे सामग्री में मापा जा सकता है। वह वोल्टेज सामग्री के बारे में बहुमूल्य जानकारी प्रकट कर सकता है, जिसमें चार्ज वाहक के प्रकार और एकाग्रता और वे कितनी आसानी से चलते हैं। तब से यह सिद्धांत रोजमर्रा की तकनीक का हिस्सा बन गया है। हॉल-इफ़ेक्ट सेंसर का उपयोग ऑटोमोबाइल और कीबोर्ड से लेकर औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स तक के अनुप्रयोगों में किया जाता है। लेकिन क्वांटम सामग्री, इंटरफेस और डिवाइस (LIQUID) की जांच के लिए लैब में काम करने वाले कार्नेगी मेलन शोधकर्ताओं ने अब दिखाया है कि प्रतिक्रिया को पारंपरिक ज्यामिति तक सीमित नहीं होना चाहिए।
एक सैद्धांतिक भविष्यवाणी को वास्तविकता में बदलना
वैज्ञानिकों ने पहले विमान में एक असामान्य हॉल प्रभाव की भविष्यवाणी की थी, लेकिन प्रयोगात्मक रूप से इसका प्रदर्शन करना मुश्किल साबित हुआ। चुनौती बिल्कुल सही समरूपता के साथ एक भौतिक प्रणाली खोजने की थी। टीम ने टैंटलम इरिडियम टेल्यूराइड (TaIrTe₄) से शुरुआत की, जो एक द्वि-आयामी क्वांटम सामग्री है जिसकी क्रिस्टल संरचना असामान्य प्रतिक्रिया का समर्थन कर सकती है। शोधकर्ताओं ने इसे केवल कुछ परमाणु परतों तक सीमित कर दिया और इसे क्रोमियम जर्मेनियम टेलुराइड (Cr₂Ge₂Te₆), या CGT नामक चुंबकीय सामग्री के साथ रखा। क्योंकि दोनों परतें एक-दूसरे के बहुत करीब होती हैं, चुंबकीय परत अपना प्रभाव सामान्य रूप से गैर-चुंबकीय TaIrTe₄ में स्थानांतरित कर देती है। परिणाम विशेष रूप से इंजीनियर किए गए इलेक्ट्रॉनिक और चुंबकीय गुणों वाला एक परमाणु रूप से पतला उपकरण है।
एक उपकरण, अनेक चुंबकीय दिशाएँ
परिणामी संरचना के अंदर, शोधकर्ताओं ने परिचित हॉल सिग्नल के साथ-साथ सामग्री के विमान के भीतर चुंबकत्व से जुड़े एक दूसरे, अपरंपरागत सिग्नल का पता लगाया। इसका चुंबकीय संवेदन पर महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकता है। विभिन्न अक्षों के साथ चुंबकीय क्षेत्र को मापने के लिए अलग-अलग सेंसर की आवश्यकता के बजाय, एक एकल अल्ट्राथिन उपकरण संभावित रूप से कई दिशाओं का पता लगा सकता है। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह इलेक्ट्रॉनिक्स, परिवहन और चिकित्सा इमेजिंग में अनुप्रयोगों के साथ वेक्टर मैग्नेटोमेट्री के नए रूपों को सक्षम कर सकता है।
असामान्य प्रभाव क्यों प्रकट होता है?
खोज के पीछे की भौतिकी को समझने के लिए प्रायोगिक कार्य के साथ-साथ सैद्धांतिक मॉडलिंग भी की गई। शोधकर्ताओं ने पाया कि दो सामग्रियों के संयोजन से सिस्टम की समरूपता कम हो जाती है और उनके इंटरफ़ेस पर अतिरिक्त स्पिन-ऑर्बिट युग्मन सक्षम हो जाता है। ये इंटरैक्शन तब महत्वपूर्ण हो जाते हैं जब सीजीटी कम तापमान पर लौहचुंबकीय हो जाता है, जिससे इन-प्लेन विसंगतिपूर्ण हॉल प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में मदद मिलती है। हालाँकि, सटीक सूक्ष्म तंत्र अभी तक पूरी तरह से व्यवस्थित नहीं हुआ है, और कुछ-परत TaIrTe₄ के आगे लक्षण वर्णन की आवश्यकता है।
आगे क्या आता है?
कार्नेगी मेलन टीम अब द्वि-आयामी सामग्रियों के अन्य संयोजनों की तलाश कर रही है जो समान प्रभाव उत्पन्न कर सकें। एक अन्य प्रमुख लक्ष्य यह निर्धारित करना है कि उपकरण कमरे के तापमान पर काम कर सकते हैं या नहीं। यह कदम किसी भी व्यावहारिक तकनीक के लिए महत्वपूर्ण होगा। फिलहाल, यह खोज लगभग 150 साल पहले पहचानी गई एक घटना की संभावनाओं का विस्तार करती है – यह दर्शाती है कि भौतिकी के सबसे परिचित प्रभावों में से एक में भी अभी भी कुछ आश्चर्य छिपे हो सकते हैं।छवियाँ क्रेडिट: कार्नेगी मेलन और विकिपीडिया
