অতিপাতলা রুথেনিয়াম ডাইঅক্সাইডে অল্টারম্যাগনেটিজম আবিষ্কার

গবেষকরা সম্প্রতি রুথেনিয়াম ডাইঅক্সাইড নিয়ে একটি গুরুত্বপূর্ণ গবেষণা সম্পন্ন করেছেন। গবেষণায় দেখা গেছে যে, যখন এই উপাদানটিকে মাত্র কয়েক পরমাণু পুরু একটি অতিপাতলা ফিল্ম হিসেবে প্রস্তুত করা হয়, তখন এটি অল্টারম্যাগনেটিক আচরণ প্রদর্শন করে। এই চাঞ্চল্যকর ফলাফলটি সায়েন্স অ্যাডভান্সেস (Science Advances) নামক জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।

পূর্বে রুথেনিয়াম ডাইঅক্সাইডের বৃহৎ বা বাল্ক রূপটিকে অচৌম্বকীয় হিসেবে বিবেচনা করা হতো। এ বিষয়ে গবেষক মিং ই (Ming Yi) বলেছেন, রুথেনিয়াম ডাইঅক্সাইড ছিল অল্টারম্যাগনেটিক প্রার্থী হিসেবে প্রস্তাবিত প্রথম উপাদানগুলোর একটি, কিন্তু এর বৃহৎ রূপের ওপর করা গবেষণায় কোনো চুম্বকত্বের প্রমাণ পাওয়া যায়নি। তবে তিনি আরও যোগ করেন যে, আমাদের গবেষণা দেখায় যে এর বিপরীত দিকে এর অতিপাতলা রূপটি একে চৌম্বকীয় করে তোলার চাবিকাঠি হতে পারে।

গবেষণায় দেখা গেছে যে, অতিপাতলা রুথেনিয়াম ডাইঅক্সাইডের মধ্যে এই অস্বাভাবিক স্পিন আচরণটি ল্যাটিস স্ট্রেন বা কেলাসের বিকৃতি অবস্থার অধীনে আবির্ভূত হয়েছে। এই বিষয়ে ইচেন ঝাং (Yichen Zhang) ব্যাখ্যা করেছেন যে, আমাদের পরিমাপগুলো বিশ্লেষণ করার পর এবং তাত্ত্বিক গণনার মাধ্যমে আমাদের ব্যাখ্যাকে সমৃদ্ধ করার পর আমরা দেখেছি যে, আমাদের পরীক্ষামূলক শর্তে রুথেনিয়াম ডাইঅক্সাইড অসংপ্রদায়িক চুম্বকত্বের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ স্পিন টেক্সচার প্রদর্শন করে।

ইচেন ঝাং আরও উল্লেখ করেছেন যে, এই ফলাফলটি ইঙ্গিত দেয় যে সঠিক অবস্থার অধীনে বৃহৎ এবং অতিপাতলা রুথেনিয়াম ডাইঅক্সাইডের সম্পূর্ণ আলাদা চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে। স্ট্রেনের ওপর এই নির্ভরশীল প্রকৃতির কারণে ঝাং মনে করেন যে, অল্টারম্যাগনেটিজম প্ররোচিত বা নিয়ন্ত্রণ করার জন্য আমরা ল্যাটিস স্ট্রেনকে একটি টিউনিং নব বা নিয়ন্ত্রক হিসেবে ব্যবহার করতে সক্ষম হতে পারি।

ভবিষ্যতের প্রযুক্তিগত প্রয়োগের ক্ষেত্রে এই আবিষ্কারের গুরুত্ব অপরিসীম। ইচেন ঝাং বলেছেন যে, পরবর্তী প্রজন্মের স্পিনট্রনিক্স এবং র‍্যাম (RAM) আর্কিটেকচার নিয়ে চিন্তা করার সময় এটি অত্যন্ত্য উপযোগী হতে পারে। মিং ই এই কাজের জটিলতা তুলে ধরে বলেছেন যে, এই কাজ থেকেই বোঝা যায় প্রশ্নগুলো কতটা জটিল হতে পারে।

সঠিক ইলেকট্রন স্পিন বৈশিষ্ট্য পর্যবেক্ষণের ক্ষেত্রে উচ্চমানের উপাদান প্রস্তুতি এবং সতর্কতামূলক পরিমাপ প্রোটোকল অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ছিল বলে জানান মিং ই। তিনি আরও বলেন যে, ফলাফলগুলোর জন্য স্পিন-সংresolved অ্যাঙ্গেল-রিসলভড ফটোএমিশন স্পেকট্রোস্কোপির সতর্ক বিশ্লেষণ প্রয়োজন ছিল। এর মাধ্যমে আমরা কেবল চৌম্বকীয় অবস্থার প্রতিসাম্যই নয়, বরং পরবর্তী প্রজন্মের কোয়ান্টাম উপকরণে এটিকে ম্যানিপুলেট করার একটি সম্ভাব্য উপায়ও নির্ধারণ করতে সক্ষম হয়েছি।

এই গবেষণার সাথে রাইস ইউনিভার্সিটি (Rice University), ইউনিভার্সিটি অব মিনেসোটা (University of Minnesota), পল শেরার ইনস্টিটিউট (Paul Scherrer Institute)-এর মতো প্রতিষ্ঠান যুক্ত ছিল। এছাড়া এই গবেষণার পেছনে অর্থায়ন ও সহায়তা প্রদান করেছে ইউ.এস. ডিপার্টমেন্ট অব এনার্জি (U.S. Department of Energy), গর্ডন অ্যান্ড বেটি মুরের ফাউন্ডেশন (Gordon and Betty Moore Foundation) এবং রবার্ট এ. ওয়েলচ ফাউন্ডেশন (Robert A. Welch Foundation)। পুরো গবেষণাটি সায়েন্স ডেইলি (ScienceDaily) সহ বিভিন্ন মাধ্যমে আলোচিত হয়েছে এবং এতে ভারত জালাল (Bharat Jalan), মিলান রাদোভিচ (Milan Radovic), ইচেন ঝাং ও র‍্যাচেল লিসন (Rachel Leeson)-এর মতো ব্যক্তিরা অবদান রেখেছেন।