سائنسدانوں نے دریافت کیا ہے کہ گرافین آکسائیڈ صرف اعلی درجہ حرارت پر کیوں نہیں جلتا، بلکہ گرافین پیدا کرنے کے ایک امید افزا اور سستے طریقہ کا دروازہ کھولتا ہے۔ یہ تحقیق جرنل کاربن میں ہے۔
گرافین پر تجرباتی تحقیق کے لیے نوبل انعام سے نوازے جانے کو ایک دہائی سے زیادہ کا عرصہ گزر چکا ہے، لیکن سائنس دانوں کو ابھی تک اعلیٰ معیار کے، بڑے رقبے پر مشتمل گرافین حاصل کرنے کا کوئی طریقہ نہیں ملا ہے جو کہ سستا، موثر اور صنعتی معیارات کو پورا کرنے کے لیے کافی حد تک توسیع پذیر ہو گا۔ ضروریات لیزر شعاع ریزی کے ذریعے گرافین آکسائیڈ سے گرافین کی کمی ایک امید افزا نقطہ نظر نظر آتی ہے: عام گریفائٹ سے گرافین آکسائیڈ تیار کرنے کے لیے کیمیائی طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے، لیزر کی مدد سے کم کرنے والی ٹیکنالوجی لاگت اور مواد کے معیار کو کنٹرول کرنے کے لحاظ سے بہت بڑا وعدہ رکھتی ہے۔
کچھ سال پہلے، Skoltech کے محققین کی ایک ٹیم نے دریافت کیا کہ گرافین آکسائیڈ کو 3300-3800 K تک گرم کیا جا سکتا ہے، یہاں تک کہ ماحولیاتی حالات میں بھی، کافی اعلیٰ معیار کا گرافین تیار کیا جا سکتا ہے۔
نکیتا اوریکوف نے کہا: "اس نتیجے نے ہمارے ساتھیوں کو حیران کر دیا: درجہ حرارت بہت زیادہ تھا، لیکن انہوں نے ایک اچھی طرح سے ساختہ مواد حاصل کیا۔ کاربن مواد 600-800 K یا اس سے زیادہ پر فضا میں آکسیجن میں آسانی سے جلتا ہے، جبکہ زیادہ درجہ حرارت پر تجربات میں، گرافین اچھی ساختی خصوصیات حاصل کرتا ہے۔" ایم آئی ٹی کی کنڈینسڈ میٹر فزکس سپر کمپیوٹر میتھڈز لیبارٹری کی ایسوسی ایٹ ڈائریکٹر نکیتا اوریکوف نے کہا، "اس غیر متوقع اثر کی وجہ جاننے کے لیے، ہم نے سپر کمپیوٹر ایٹم ماڈلز کا استعمال کرتے ہوئے ہائی ٹمپریچر گرافین آکسائیڈ کی کمی کے عمل کا مطالعہ کرنے کا فیصلہ کیا اور اضافی کام کرنے کا فیصلہ کیا۔ ہمارے ساتھیوں کے تجرباتی ڈیزائن کے بعد مطالعہ۔"
لیزر پلس کے عمل کے تحت، گرافین شیٹ کی باؤنڈری پر سرخ نشان والے کاربن ایٹم "جل جاتے ہیں۔" B - گرافین شیٹ کے مرکزی علاقے میں، اینیلنگ ہوتی ہے: گرافین کو صحیح مستحکم ڈھانچے میں ترتیب دیا جاتا ہے۔
محققین نے پایا کہ، ایک طرف، گیس کے ماحول میں اعلی درجہ حرارت (T> 3000k) آکسیجن ایٹم گرافین کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، اسے آکسائڈائز کرتے ہیں اور تباہ کر دیتے ہیں۔ دوسری طرف، کرسٹل جالی کی تیزی سے اینیلنگ اسی درجہ حرارت پر شروع ہوتی ہے، جو نقائص کو ختم کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ اینیلنگ کے دوران، جالی کا ڈھانچہ ٹوٹنے کے بجائے سیدھا ہوجاتا ہے۔
درجہ حرارت اور rGO سرنی کے I(G)/I(D) تناسب کے منحنی خطوط مختلف لیزر رفتار اور نبض کی تکرار کی شرح پر کم ہوتے ہیں۔
"یہ پتہ چلتا ہے کہ لیزر دالوں کے سامنے آنے والے مواد کے مختلف مقامات پر بیک وقت دو متضاد عمل ہوتے ہیں: دہن یا تباہی گرافین کی چادروں کے نقائص اور حدود کے قریب مرتکز ہوتی ہے، جہاں کاربن ایٹم سب سے زیادہ فعال کیمیائی سرگرمی رکھتے ہیں، جبکہ اینیلنگ بنیادی طور پر چادروں کے مرکز میں واقع ہوتا ہے، جہاں ایٹم ایک مستحکم ترتیب کی طرف لوٹتے ہیں۔" Stanislav Evlashin، Skoltech's Center for Material Technology (CMT) کے پرنسپل ریسرچ سائنسدان۔
نتائج نے اس بات پر روشنی ڈالی کہ گرافین آکسائڈ کس طرح انتہائی درجہ حرارت پر برتاؤ کرتا ہے، جہاں براہ راست تجربات تقریباً ناممکن ہیں۔ اس مقالے میں بیان کردہ عمل کو سمجھنے سے بڑے رقبے والے سنگل کرسٹل اعلیٰ معیار کے گرافین حاصل کرنے کے طریقوں کو مزید ترقی دینے اور بہتر بنانے میں مدد مل سکتی ہے۔
GO کی ایٹمی ساخت (a) اور تھرمل اسٹیٹ اسکیم (b)۔ مختلف درجہ حرارت پر تخروپن کے دوران کل ایٹم نمبر (c)، کاربن ایٹم نمبر (d) اور آکسیجن ایٹم نمبر (e) کا وقت کا ارتقا۔ کاربن، آکسیجن اور ہائیڈروجن کے ایٹموں کو بالترتیب نیلے، سرخ اور سرمئی رنگ میں دکھایا گیا ہے۔
ماخذ: محیط حالات میں گرافین آکسائیڈ لیزر میں کمی کا طریقہ کار: تجرباتی اور رییکس ایف ایف مطالعہ، کاربن (2022)۔ DOI:10.1016/j.carbon.2022.02.018; فوٹو الیکٹرانک ایپلی کیشنز، ACSA اپلائیڈ میٹریلز اور انٹرفیسز (2016) کے لیے گرافین آکسائیڈ فلموں کی قابل کنٹرول لیزر ریڈکشن۔ DOI:10.1021/acsami.6b10145