ایک اصول-توڑنے والا، رنگین سلیکون جو بجلی چلا سکتا ہے۔

ایک نیا دریافت شدہ سلیکون ویرینٹ ایک سیمی کنڈکٹر ہے، یونیورسٹی آف مشی گن کے محققین نے-مضبوط مفروضوں کو دریافت کیا ہے کہ مادی طبقے کو خصوصی طور پر موصلیت حاصل ہے۔

"مواد نئی قسم کے فلیٹ پینل ڈسپلے، لچکدار فوٹو وولٹک، پہننے کے قابل سینسر یا یہاں تک کہ لباس کے لیے موقع کھولتا ہے جو مختلف نمونوں یا تصاویر کو ظاہر کر سکتے ہیں،" رچرڈ لین، U{0}} میٹریل سائنس اور انجینئرنگ اور میکرومولیکولر سائنس اور انجینئرنگ اور متعلقہ مصنف نے حال ہی میں Macromolecular Rapi میں شائع ہونے والے مطالعہ کے پروفیسر کے بارے میں کہا۔

سلیکون کے تیل اور ربڑ-پولیسیلوکسینز اور سلسکیوکسینز-روایتی طور پر موصل مواد ہیں، یعنی یہ بجلی یا گرمی کے بہاؤ کے خلاف مزاحمت کرتے ہیں۔ ان کی پانی کی مزاحمتی خصوصیات انہیں بایومیڈیکل آلات، سیلانٹس، الیکٹرانک کوٹنگز وغیرہ میں مفید بناتی ہیں۔

دریں اثنا، روایتی سیمی کنڈکٹر عام طور پر سخت ہوتے ہیں۔ سیمی کنڈکٹنگ سلیکون میں بیان کردہ لچکدار الیکٹرانکس لین کو فعال کرنے کی صلاحیت ہے نیز سلیکون جو مختلف رنگوں میں آتا ہے۔

سالماتی سطح پر، سلیکونز متبادل سلیکون اور آکسیجن ایٹموں (Si-O-Si) کی ریڑھ کی ہڈی سے مل کر بنتے ہیں جن کے ساتھ نامیاتی (کاربن-) گروپس سلکان سے منسلک ہوتے ہیں۔ پولیمر زنجیروں کی مختلف 3D شکلیں اس وقت پیدا ہوتی ہیں جب وہ ایک دوسرے سے جڑ جاتی ہیں، جسے کراس-لنکنگ کے نام سے جانا جاتا ہے، جو مواد کی جسمانی خصوصیات جیسے طاقت یا حل پذیری کو بدل دیتے ہیں۔

سلیکون میں مختلف کراس-جوڑنے والے ڈھانچے کا مطالعہ کرتے ہوئے، تحقیقی ٹیم نے ایک کاپولیمر میں برقی چالکتا کے امکانات کو ٹھوکر کھائی، جو کہ ایک پولیمر چین ہے جس میں دو مختلف قسم کی دہرائی جانے والی اکائیوں-کیج-کی ساخت اور پھر لکیری سلیکون شامل ہیں۔

چالکتا کا امکان اس طرح سے پیدا ہوتا ہے جس طرح سے الیکٹران Si{0}}O{1}}Si بانڈز کو اوور لیپنگ مدار کے ساتھ منتقل کر سکتے ہیں۔ سیمی کنڈکٹرز کی دو اہم حالتیں ہوتی ہیں: زمینی حالت، جو بجلی نہیں چلاتی، اور کنڈکٹنگ اسٹیٹ، جو کرتی ہے۔ کنڈکٹنگ سٹیٹ، جسے ایک پرجوش حالت بھی کہا جاتا ہے، اس وقت ہوتی ہے جب کچھ الیکٹران اگلے الیکٹران کے مدار میں چھلانگ لگاتے ہیں، جو دھات کی طرح پورے مواد سے جڑا ہوتا ہے۔

عام طور پر، Si-O-Si بانڈ کے زاویے اس کنکشن کی اجازت نہیں دیتے ہیں۔ 110 ڈگری پر، وہ 180 ڈگری سیدھی لکیر سے بہت دور ہیں۔ لیکن ٹیم نے سلیکون کوپولیمر میں دریافت کیا، یہ بانڈز زمینی حالت میں 140 ڈگری سے شروع ہوتے ہیں-اور پرجوش حالت میں یہ 150 ڈگری تک پھیل جاتے ہیں۔ یہ بجلی کے چارج کے بہاؤ کے لیے ایک ہائی وے بنانے کے لیے کافی تھا۔

"یہ متعدد بانڈز میں الیکٹرانوں کے درمیان غیر متوقع تعامل کی اجازت دیتا ہے بشمول Si-O{1}}سی بانڈز ان copolymers میں،" Laine نے کہا۔ "زنجیر کی لمبائی جتنی لمبی ہوگی، الیکٹرانوں کے لیے لمبا فاصلہ طے کرنا اتنا ہی آسان ہوگا، جس سے روشنی کو جذب کرنے اور پھر اسے کم توانائیوں پر خارج کرنے کے لیے درکار توانائی کو کم کیا جائے گا۔"

سلیکون کوپولیمر کی نیم موصل خصوصیات اس کے رنگوں کے سپیکٹرم کو بھی قابل بناتی ہیں۔ الیکٹرانز فوٹان، یا روشنی کے ذرات کو جذب اور خارج کرکے زمین اور پرجوش ریاستوں کے درمیان چھلانگ لگاتے ہیں۔ روشنی کا اخراج کاپولیمر چین کی لمبائی پر منحصر ہے، جسے لین کی ٹیم کنٹرول کر سکتی ہے۔ لمبی زنجیر کی لمبائی کا مطلب ہے چھوٹی چھلانگیں اور کم توانائی والے فوٹونز، جس سے سلیکون کو سرخ رنگ ملتا ہے۔ چھوٹی زنجیروں کو الیکٹرانوں سے بڑی چھلانگ کی ضرورت ہوتی ہے، لہذا وہ سپیکٹرم کے نیلے سرے کی طرف زیادہ توانائی کی روشنی خارج کرتے ہیں۔

زنجیر کی لمبائی اور روشنی کے جذب اور اخراج کے درمیان تعلق کو ظاہر کرنے کے لیے، محققین نے مختلف زنجیر کی لمبائی کے ساتھ copolymers کو الگ کیا اور انہیں طویل سے مختصر تک ٹیسٹ ٹیوبوں میں ترتیب دیا۔ ٹیوبوں پر یووی لائٹ چمکانے سے ایک مکمل قوس قزح بنتی ہے کیونکہ ہر ایک روشنی کو مختلف توانائیوں میں جذب اور خارج کرتا ہے۔

کوپولیمر چین کی لمبائی پر مبنی رنگین صف خاص طور پر منفرد ہے کیونکہ اس وقت تک، سلیکون کو صرف شفاف یا سفید جانا جاتا ہے کیونکہ ان کی موصلی خصوصیات انہیں زیادہ روشنی جذب کرنے سے قاصر کرتی ہیں۔

"ہم ایک ایسا مواد لے رہے ہیں جو ہر کسی کے خیال میں برقی طور پر غیر فعال ہے اور اسے ایک نئی زندگی دے رہے ہیں-جو نرم، لچکدار الیکٹرانکس کی اگلی نسل کو طاقت دے،" زیجنگ (جیکی) ژانگ، میٹریل سائنس اور انجینئرنگ کے U-ایم ڈاکٹریٹ کے طالب علم اور مطالعہ کے سرکردہ مصنف نے کہا۔