تیزی سے اگنے والی گریفائٹ فلم برقی مقناطیسی تابکاری کو روکتی ہے۔

فزکس ورلڈ کے ساتھ رجسٹر کرنے کا شکریہ اگر آپ کسی بھی وقت اپنی تفصیلات تبدیل کرنا چاہتے ہیں، تو براہ کرم میرا اکاؤنٹ دیکھیں

گریفائٹ فلمیں الیکٹرانک آلات کو برقی مقناطیسی (EM) تابکاری سے بچا سکتی ہیں، لیکن ان کی تیاری کے لیے موجودہ تکنیکوں میں کئی گھنٹے لگتے ہیں اور تقریباً 3000 °C کے درجہ حرارت کی پروسیسنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ چائنیز اکیڈمی آف سائنسز میں شینیانگ نیشنل لیبارٹری فار میٹریلز سائنس کے محققین کی ایک ٹیم نے اب ایتھنول میں نکل فوائل کی گرم پٹیوں کو بجھا کر صرف چند سیکنڈوں میں اعلیٰ معیار کی گریفائٹ فلمیں بنانے کے متبادل طریقے کا مظاہرہ کیا ہے۔ ان فلموں کی ترقی کی شرح موجودہ طریقوں کے مقابلے میں دو آرڈرز کی شدت سے زیادہ ہے، اور فلموں کی برقی چالکتا اور مکینیکل طاقت کیمیائی بخارات جمع (CVD) کا استعمال کرتے ہوئے بنائی جانے والی فلموں کے برابر ہے۔

تمام الیکٹرانک آلات کچھ EM تابکاری پیدا کرتے ہیں۔ جیسے جیسے آلات چھوٹے ہوتے جاتے ہیں اور زیادہ اور زیادہ فریکوئنسیوں پر کام کرتے ہیں، برقی مقناطیسی مداخلت (EMI) کا امکان بڑھتا جاتا ہے، اور یہ آلہ کے ساتھ ساتھ قریبی الیکٹرانک سسٹمز کی کارکردگی کو بری طرح متاثر کر سکتا ہے۔

گریفائٹ، کاربن کا ایک ایلوٹروپ جو گرافین کی تہوں سے بنایا گیا ہے جسے وین ڈیر والز فورسز نے اکٹھا کیا ہے، اس میں متعدد قابل ذکر برقی، تھرمل اور مکینیکل خصوصیات ہیں جو اسے EMI کے خلاف ایک موثر ڈھال بناتے ہیں۔ تاہم، یہ ایک بہت ہی پتلی فلم کی شکل میں ہونے کی ضرورت ہے تاکہ اس میں برقی چالکتا زیادہ ہو، جو کہ عملی EMI ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے کیونکہ اس کا مطلب یہ ہے کہ مواد EM لہروں کو منعکس اور جذب کر سکتا ہے کیونکہ وہ اندر کے چارج کیریئرز کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ یہ

فی الحال، گریفائٹ فلم بنانے کے اہم طریقوں میں یا تو خوشبودار پولیمر کا اعلی درجہ حرارت پائرولیسس یا گرافین (GO) آکسائیڈ یا گرافین نینو شیٹس کی تہہ در تہہ اسٹیکنگ شامل ہے۔ دونوں عملوں کے لیے تقریباً 3000 °C کے اعلی درجہ حرارت اور ایک گھنٹے کے پروسیسنگ کے اوقات کی ضرورت ہوتی ہے۔ CVD میں، مطلوبہ درجہ حرارت کم ہوتا ہے (700 سے 1300 ° C کے درمیان)، لیکن نینو میٹر موٹی فلمیں بنانے میں چند گھنٹے لگتے ہیں، یہاں تک کہ خلا میں بھی۔

وینکی رین کی قیادت میں ایک ٹیم نے اب نکل فوائل کو ایک آرگن ماحول میں 1200 °C پر گرم کرکے اور پھر تیزی سے اس ورق کو 0 °C پر ایتھنول میں ڈبو کر چند سیکنڈوں میں دسیوں نینو میٹر موٹی اعلیٰ معیار کی گریفائٹ فلم تیار کی ہے۔ ایتھنول کے گلنے سے پیدا ہونے والے کاربن کے ایٹم دھات کی اعلی کاربن حل پذیری (1200 °C پر 0.4 wt%) کی بدولت نکل میں پھیل جاتے ہیں اور گھل جاتے ہیں۔ چونکہ یہ کاربن حل پذیری کم درجہ حرارت پر بہت کم ہوجاتی ہے، اس لیے کاربن کے ایٹم بعد میں بجھانے کے دوران نکل کی سطح سے الگ ہوجاتے ہیں اور ایک موٹی گریفائٹ فلم تیار کرتے ہیں۔ محققین کی رپورٹ ہے کہ نکل کی بہترین اتپریرک سرگرمی انتہائی کرسٹل لائن گریفائٹ کی تشکیل میں بھی مدد کرتی ہے۔

ہائی ریزولیوشن ٹرانسمیشن مائیکروسکوپی، ایکس رے ڈفریکشن اور رمن سپیکٹروسکوپی کے امتزاج کا استعمال کرتے ہوئے، رین اور ساتھیوں نے پایا کہ انہوں نے جو گریفائٹ تیار کیا ہے وہ بڑے علاقوں پر انتہائی کرسٹل لائن تھا، اچھی طرح سے تہہ دار تھا اور اس میں کوئی نظر آنے والی خرابی نہیں تھی۔ فلم کی الیکٹران چالکتا 2.6 x 105 S/m تک زیادہ تھی، جیسا کہ CVD یا اعلی درجہ حرارت کی تکنیکوں اور GO/graphene فلموں کو دبانے والی فلموں کی طرح۔

یہ جانچنے کے لیے کہ مواد کتنی اچھی طرح سے EM تابکاری کو روک سکتا ہے، ٹیم نے 600 mm2 کے سطحی رقبے والی فلموں کو پولی تھیلین ٹیریفتھلیٹ (PET) سے بنے سبسٹریٹس پر منتقل کیا۔ اس کے بعد انہوں نے فلم کی EMI شیلڈنگ تاثیر (SE) کو X-band فریکوئنسی رینج میں، 8.2 اور 12.4 GHz کے درمیان ناپا۔ انہیں تقریباً 77 nm موٹی فلم کے لیے 14.92 dB سے زیادہ کا EMI SE ملا۔ یہ قیمت پورے ایکس بینڈ میں 20 ڈی بی (کم سے کم قیمت جو تجارتی ایپلی کیشنز کے لیے درکار ہے) تک بڑھ جاتی ہے جب وہ ایک ساتھ زیادہ فلمیں اسٹیک کرتے ہیں۔ درحقیقت، اسٹیک شدہ گریفائٹ فلموں کے پانچ ٹکڑوں پر مشتمل ایک فلم (مجموعی طور پر تقریباً 385 nm موٹی) کا EMI SE تقریباً 28 dB ہے، جس کا مطلب ہے کہ مواد 99.84 فیصد تابکاری کو روک سکتا ہے۔ مجموعی طور پر، ٹیم نے X-بینڈ میں 481,000 dB/cm2/g کی EMI شیلڈنگ کی پیمائش کی، جو پہلے سے رپورٹ کیے گئے تمام مصنوعی مواد سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے۔

محققین کا کہنا ہے کہ ان کی بہترین معلومات کے مطابق، ان کی گریفائٹ فلم رپورٹ شدہ شیلڈنگ مواد میں سب سے پتلی ہے، جس میں EMI کی حفاظتی کارکردگی ہے جو تجارتی ایپلی کیشنز کی ضرورت کو پورا کر سکتی ہے۔ اس کی مکینیکل خصوصیات بھی سازگار ہیں۔ مواد کی تقریباً 110 MPa کی فریکچر طاقت (پولی کاربونیٹ سپورٹ پر رکھے گئے مواد کے تناؤ – تناؤ کے منحنی خطوط سے نکالا گیا) دوسرے طریقوں سے اگائی جانے والی گریفائٹ فلموں سے زیادہ ہے۔ فلم لچکدار بھی ہے، اور EMI کی حفاظتی خصوصیات کو کھونے کے بغیر 5 ملی میٹر کے موڑنے والے رداس کے ساتھ 1000 بار موڑ سکتی ہے۔ یہ 550 ° C تک حرارتی طور پر بھی مستحکم ہے۔ ٹیم کا خیال ہے کہ ان اور دیگر خصوصیات کا مطلب یہ ہے کہ اسے ایرو اسپیس کے ساتھ ساتھ الیکٹرانکس اور آپٹو الیکٹرانکس سمیت بہت سے شعبوں میں ایپلی کیشنز کے لیے انتہائی ہلکے، ہلکے، لچکدار اور موثر EMI شیلڈنگ مواد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

اس نئے اوپن رسائی جرنل میں میٹریل سائنس میں سب سے اہم اور دلچسپ پیش رفت پڑھیں۔

طبیعیات کی دنیا عالمی سطح کی تحقیق اور جدت طرازی کو ممکنہ حد تک ممکنہ سامعین تک پہنچانے کے لیے IOP پبلشنگ کے مشن کے کلیدی حصے کی نمائندگی کرتی ہے۔ ویب سائٹ فزکس ورلڈ پورٹ فولیو کا حصہ ہے، جو عالمی سائنسی برادری کے لیے آن لائن، ڈیجیٹل اور پرنٹ انفارمیشن سروسز کا مجموعہ ہے۔