आज की दुनिया में कंप्यूटर, मोबाइल और अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की मांग लगातार बढ़ रही है। इन उपकरणों के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए वैज्ञानिक हमेशा नई तकनीकों और सामग्रियों की खोज में लगे रहते हैं। पारंपरिक रूप से, आधुनिक सेमीकंडक्टर डिवाइस सिलिकॉन (Silicon) से बनाए जाते हैं। सिलिकॉन की वजह से चिप्स को बड़े पैमाने पर और किफायती तरीके से उत्पादन किया जा सकता है। लेकिन जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण छोटे और अधिक जटिल होते जा रहे हैं, उन्हें अधिक गर्मी उत्पन्न होती है और वे अपनी मूल प्रदर्शन सीमाओं के करीब पहुँच जाते हैं। ऐसे समय में वैज्ञानिकों को ऐसी सामग्री की तलाश होती है जो तेज़ गति से विद्युत प्रवाह को संभाल सके और सिलिकॉन तकनीक के साथ पूरी तरह संगत हो।
हाल ही में यूनिवर्सिटी ऑफ वारविक (University of Warwick) और नेशनल रिसर्च काउंसिल ऑफ़ कनाडा (National Research Council of Canada) के वैज्ञानिकों ने एक नई उपलब्धि हासिल की है। उन्होंने एक ऐसा पदार्थ तैयार किया है जिसमें विद्युत आवेश सबसे तेज़ गति से प्रवाहित हो सकता है। इस खोज से इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की गति और दक्षता में सुधार की उम्मीद बढ़ गई है।
इस शोध का नेतृत्व वारविक विश्वविद्यालय के डॉ. मैक्सिम म्यरोनोव (Dr. Maksym Myronov) ने किया। उन्होंने और उनकी टीम ने एक नैनोमीटर-पतली जर्मेनियम (Germanium) परत तैयार की, जिसे सिलिकॉन पर लगाया गया है। इस परत में ‘कंप्रेसिव स्ट्रेन’ यानी संपीड़ित तनाव डाला गया है, जिससे यह सामान्य जर्मेनियम से बहुत अधिक तेज़ी से विद्युत आवेश का प्रवाह कर सकती है।
डॉ. म्यरोनोव ने कहा, “पारंपरिक उच्च-गति वाले सेमीकंडक्टर जैसे कि गैलियम आर्सेनाइड (Gallium Arsenide, GaAs) बहुत महंगे होते हैं और इन्हें मुख्यधारा के सिलिकॉन उत्पादन प्रक्रिया में जोड़ना मुश्किल होता है। हमारी नई कंप्रेसिवली स्ट्रेंड जर्मेनियम-ऑन-सिलिकॉन (cs-GoS) क्वांटम सामग्री में विश्व-स्तरीय गति और औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन की क्षमता दोनों मौजूद हैं। यह बड़े पैमाने पर इंटीग्रेटेड सर्किट्स, चाहे वे क्वांटम हों या क्लासिकल, के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है।”
जर्मेनियम का इस्तेमाल इलेक्ट्रॉनिक डिवाइसों में नया नहीं है। 1950 के दशक में यह कुछ शुरुआती ट्रांजिस्टर में प्रयोग किया गया था। लेकिन अब यह फिर से शोध का केंद्र बन गया है क्योंकि इसकी इलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ सिलिकॉन की तुलना में बेहतर हैं। जर्मेनियम में इलेक्ट्रॉन तेज़ गति से चल सकते हैं, जिससे डिवाइस की प्रदर्शन क्षमता बढ़ जाती है। लेकिन समस्या यह रही है कि इसे बड़े पैमाने पर सिलिकॉन चिप्स में लागू करना आसान नहीं था। अब इस नई तकनीक के साथ यह संभव हो गया है।
इस शोध से भविष्य के कंप्यूटर, स्मार्टफोन और अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए कई नए अवसर खुल सकते हैं। तेज़ गति वाले चिप्स न केवल प्रदर्शन में सुधार करेंगे बल्कि कम ऊर्जा का उपयोग करके अधिक कार्य कर सकेंगे। इससे गर्मी कम होगी और उपकरण अधिक लंबे समय तक चलेंगे।
इसके अलावा, cs-GoS जैसी क्वांटम सामग्री क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में भी महत्वपूर्ण साबित हो सकती है। क्वांटम कंप्यूटर उन समस्याओं को हल कर सकते हैं जिन्हें आज के सामान्य कंप्यूटर हल नहीं कर सकते। इसलिए, इस खोज का प्रभाव सिर्फ वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक्स पर ही नहीं, बल्कि भविष्य की तकनीक पर भी पड़ सकता है।
संक्षेप में कहा जाए, तो यूनिवर्सिटी ऑफ वारविक और नेशनल रिसर्च काउंसिल ऑफ कनाडा के शोधकर्ताओं ने एक ऐसी सामग्री विकसित की है जो तेज़ गति, कम ऊर्जा उपयोग और सिलिकॉन तकनीक के साथ पूर्ण संगतता का बेहतरीन मिश्रण है। यह शोध न केवल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की क्षमता बढ़ाने में मदद करेगा, बल्कि क्वांटम और क्लासिकल दोनों प्रकार के बड़े पैमाने पर इंटीग्रेटेड सर्किट्स के लिए नई संभावनाएँ भी खोलेगा।
इस तरह विज्ञान और तकनीक के क्षेत्र में यह एक महत्वपूर्ण कदम है, जो भविष्य में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को अधिक शक्तिशाली, ऊर्जा-कुशल और टिकाऊ बनाने में मदद करेगा।
