परमाणु दुनिया को खोलने से नई शोध संभावनाओं का पता चलता है

जो बात वाटरलू विश्वविद्यालय को अलग करती है, वह विभिन्न विषयों में सहयोग के प्रति हमारी प्रतिबद्धता है जो नवाचार को बढ़ावा देने के लिए परिसर के सभी कोनों से विशेषज्ञता को एक साथ लाती है।

वाटरलू की अत्याधुनिक ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) तकनीक न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग से लेकर उन्नत बैटरी तकनीक तक कई क्षेत्रों में अभूतपूर्व अनुसंधान के केंद्र में है। क्वांटम-नैनो फैब्रिकेशन एंड कैरेक्टराइजेशन फैसिलिटी (क्यूएनएफसीएफ) के हिस्से के रूप में, टीईएम अनुसंधान समुदाय के लिए उपलब्ध एक शक्तिशाली उपकरण है, जो परमाणु स्तर पर सामग्रियों की खोज को सक्षम बनाता है। यह इमेजिंग क्षमता शोधकर्ताओं को उनकी वैज्ञानिक चुनौतियों के लिए आवश्यक अंतर्दृष्टि को अनलॉक करते हुए, सामग्रियों में विवरण देखने की अनुमति देती है।

न्यूरोमोर्फिक कंप्यूटिंग

इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग में पीएचडी उम्मीदवार रबीउल इस्लाम और उनकी टीम टीईएम की क्षमताओं का लाभ उठाकर न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग अनुसंधान को आगे बढ़ा रहे हैं। इस्लाम मानव मस्तिष्क की अनूठी वास्तुकला से प्रेरित एक उपकरण विकसित कर रहा है, जो स्मृति और प्रसंस्करण कार्यों को एकीकृत करता है। यह अभिनव दृष्टिकोण पारंपरिक कंप्यूटिंग मॉडल की सीमाओं को संबोधित करना चाहता है जो मेमोरी और प्रोसेसिंग को अलग करते हैं। इस अलगाव के कारण देरी हो सकती है और ऊर्जा का उपयोग बढ़ सकता है।

इस्लाम के उपकरण में टाइटेनियम ऑक्साइड और लिथियम फॉस्फोरस ऑक्सीनाइट्राइड शामिल हैं। इसे सिनैप्स के व्यवहार की नकल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो मस्तिष्क में न्यूरॉन्स के बीच संबंध हैं। डिवाइस दो मेमोरी स्थितियों के बीच स्विच कर सकता है: “अस्थिर”, जहां जानकारी अस्थायी रूप से बरकरार रखी जाती है, और “गैर-वाष्पशील”, जहां जानकारी लंबे समय तक संग्रहीत होती है – मस्तिष्क की अल्पकालिक और दीर्घकालिक स्मृति कार्यों को प्रतिबिंबित करती है।

इस्लाम कहते हैं, “एक ही डिवाइस में अल्पकालिक और दीर्घकालिक मेमोरी का प्रदर्शन कम लागत वाले न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म को साकार करने में बड़ी बाधा थी।” “आखिरकार, हमने इसे संभव बना दिया है।”

टीईएम इमेजिंग इस शोध में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जिससे इस्लाम और उनकी टीम को प्रस्तावित डिवाइस की जमा की गई सामग्री की क्रिस्टलीयता और स्विचिंग स्थितियों के हजारों चक्रों के बाद कल्पना करने की अनुमति मिलती है। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी मैपिंग डिवाइस में किसी भी संदूषण का पता लगाने में मदद करती है। ये अंतर्दृष्टि जानकारी को कुशलतापूर्वक संसाधित करने और संग्रहीत करने की डिवाइस की क्षमता को ठीक करने में सक्षम बनाती हैं। उपकरण में सामग्री की व्यवस्था और मौलिक संरचना में परिवर्तन की जांच करके, इस्लाम प्रदर्शन में सुधार करने के लिए समायोजित कर सकता है।

टीईएम प्रौद्योगिकी के अन्य अनुप्रयोग

यह उच्च तकनीक सुविधा सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी, क्वांटम सामग्री और सामग्री विज्ञान में विविध अनुसंधान का समर्थन करती है, जिससे ऐसी सफलताएं मिलती हैं जो उद्योगों को बदल सकती हैं।

बैटरी प्रौद्योगिकी में, शोधकर्ता चार्ज चक्र के दौरान सामग्रियों में परमाणु-स्तर के परिवर्तनों का निरीक्षण करने के लिए टीईएम का उपयोग कर सकते हैं, जिससे उच्च क्षमता, तेज चार्जिंग और लंबे जीवन वाली बैटरी बनाने में मदद मिलती है। क्वांटम सामग्रियों में, टीईएम उन सामग्रियों की खोज में सहायता करता है जो क्वांटम कंप्यूटिंग और ऊर्जा-कुशल तकनीक को आगे बढ़ा सकती हैं।

वाटरलू ने हाल ही में ट्रांसफॉर्मेटिव क्वांटम टेक्नोलॉजीज के सहयोग से क्यूएनएफसीएफ द्वारा आयोजित एक ओपन हाउस के साथ बढ़ी हुई टीईएम क्षमताओं के एक वर्ष का जश्न मनाया।

उपस्थित लोगों ने सुविधा का दौरा किया, टीईएम की क्षमताओं का पता लगाया और सीखा कि नमूना तैयारी, डेटा विश्लेषण और लाइव प्रदर्शनों को कवर करने वाले सत्रों के माध्यम से अपने शोध के लिए इसका उपयोग कैसे किया जाए, जो इस शक्तिशाली शोध उपकरण का उच्च-स्तरीय अवलोकन प्रदान करता है। इस आयोजन ने छात्रों, संकाय और शोधकर्ताओं के बीच सहयोग और ज्ञान साझा करने को बढ़ावा दिया – नवाचार और खोज का समर्थन करने के लिए वाटरलू के समुदाय-केंद्रित दृष्टिकोण पर जोर दिया।

वाटरलू में टीईएम प्रौद्योगिकी की शुरूआत अनुसंधान और खोज के लिए रोमांचक नए अवसर लाती है जो यहीं परिसर में हो सकते हैं।

“जब हम टीईएम जैसे शक्तिशाली उपकरणों तक पहुंचने में आने वाली बाधाओं को कम करते हैं, तो हम सफल होते हैं, लेकिन आप सिर्फ 'कुंजी घुमाकर' इस प्रणाली से अभूतपूर्व परिणाम नहीं प्राप्त कर सकते हैं। टीईएम को अधिकतम लाभ प्राप्त करने के लिए बहुत अधिक प्रशिक्षण और समर्थन की आवश्यकता होती है। इसके बारे में,” क्वांटम-नैनो फैब्रिकेशन और कैरेक्टराइजेशन सुविधा के निदेशक डॉ. नाथन नेल्सन-फिट्ज़पैट्रिक कहते हैं। “मुझे निकी शॉ, टीईएम का समर्थन करने वाली क्यूएनएफसीएफ टीम और समर्पित उपयोगकर्ताओं के समुदाय पर गर्व है जो इस टूल पर खोज की सीमाओं को आगे बढ़ाने के लिए पिछले वर्ष में बार-बार वापस आए हैं।”

क्यूएनएफसीएफ जैसी सुविधाओं के साथ, वाटरलू परिवर्तनकारी अनुसंधान में नेतृत्व करने के लिए अच्छी स्थिति में है जो कंप्यूटिंग, ऊर्जा भंडारण और स्वास्थ्य जैसे विविध उद्योगों को प्रभावित करेगा।

टीईएम सुविधा कनाडा फाउंडेशन फॉर इनोवेशन एंड ट्रांसफॉर्मेटिव क्वांटम टेक्नोलॉजीज की फंडिंग से संभव हुई। उन्नत उपकरणों तक पहुंच प्रदान करके और विशेषज्ञों के बीच सहयोग को बढ़ावा देकर, वाटरलू अगली पीढ़ी के वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को ऐसी सफलताएं हासिल करने के लिए सशक्त बनाता है जो हमारे सामूहिक वैश्विक भविष्य को आकार दे सकती हैं।

जॉर्डन फ्लेमिंग