گرافین کا اطلاق

1. بڑے پیمانے پر پیداوار اور بڑے سائز کے مسائل کی بتدریج پیش رفت کے ساتھ، گرافین کے صنعتی استعمال کی رفتار تیز ہو رہی ہے۔موجودہ تحقیقی نتائج کی بنیاد پر، پہلی تجارتی ایپلی کیشنز موبائل ڈیوائسز، ایرو اسپیس اور نئی توانائی ہوسکتی ہیں۔بیٹری فیلڈ۔بنیادی تحقیق گرافین کو طبیعیات میں بنیادی تحقیق کے لیے خاص اہمیت حاصل ہے۔یہ کچھ کوانٹم اثرات کو قابل بناتا ہے جو تجربات کے ذریعے تصدیق کیے جانے سے پہلے صرف نظریاتی طور پر ظاہر کیے جا سکتے ہیں۔

2. دو جہتی گرافین میں، ایسا لگتا ہے کہ الیکٹران کا کمیت موجود نہیں ہے۔یہ خاصیت گرافین کو ایک نایاب گاڑھا مادہ بناتی ہے جسے اضافیت پسندی کوانٹم میکانکس کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے-کیونکہ ماس لیس ذرات کو روشنی کی رفتار سے حرکت کرنا ضروری ہے، اس لیے اسے اضافیت پسندی کوانٹم میکانکس کے ذریعے بیان کیا جانا چاہیے، جو کہ نظریاتی طبیعیات دانوں کو ایک نئی تحقیقی سمت فراہم کرتا ہے: کچھ جن تجربات کو اصل میں دیوہیکل پارٹیکل ایکسلریٹر میں کرنے کی ضرورت تھی وہ چھوٹی لیبارٹریوں میں گرافین کے ساتھ کئے جا سکتے ہیں۔زیرو انرجی گیپ سیمی کنڈکٹرز بنیادی طور پر سنگل لیئر گرافین ہیں، اور یہ الیکٹرانک ڈھانچہ اس کی سطح پر گیس کے مالیکیولز کے کردار کو سنجیدگی سے متاثر کرے گا۔بلک گریفائٹ کے مقابلے میں، سطح کے رد عمل کی سرگرمی کو بڑھانے کے لیے سنگل لیئر گرافین کا فنکشن گرافین ہائیڈروجنیشن اور آکسیڈیشن ری ایکشن کے نتائج سے ظاہر ہوتا ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ گرافین کا الیکٹرانک ڈھانچہ سطح کی سرگرمی کو ماڈیول کر سکتا ہے۔

3. اس کے علاوہ، گیس کے مالیکیول جذب کی شمولیت سے گرافین کی الیکٹرانک ساخت کو اسی طرح تبدیل کیا جا سکتا ہے، جس سے نہ صرف کیریئرز کا ارتکاز تبدیل ہوتا ہے، بلکہ مختلف گرافین کے ساتھ ڈوپ بھی کیا جا سکتا ہے۔سینسر گرافین کو کیمیکل سینسر بنایا جا سکتا ہے۔یہ عمل بنیادی طور پر گرافین کی سطح جذب کرنے کی کارکردگی سے مکمل ہوتا ہے۔کچھ اسکالرز کی تحقیق کے مطابق گرافین کیمیکل ڈٹیکٹر کی حساسیت کا موازنہ سنگل مالیکیول ڈٹیکشن کی حد سے کیا جا سکتا ہے۔گرافین کی منفرد دو جہتی ساخت اسے ارد گرد کے ماحول کے لیے بہت حساس بناتی ہے۔گرافین الیکٹرو کیمیکل بائیو سینسرز کے لیے ایک مثالی مواد ہے۔گرافین سے بنے سینسر ادویات میں ڈوپامائن اور گلوکوز کا پتہ لگانے کے لیے اچھی حساسیت رکھتے ہیں۔ٹرانجسٹر گرافین کو ٹرانزسٹر بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔گرافین کی ساخت کی اعلی استحکام کی وجہ سے، اس قسم کا ٹرانزسٹر اب بھی ایک ایٹم کے پیمانے پر مستحکم طور پر کام کر سکتا ہے۔

4. اس کے برعکس، موجودہ سلکان پر مبنی ٹرانجسٹر تقریباً 10 نینو میٹر کے پیمانے پر اپنا استحکام کھو دیں گے۔بیرونی فیلڈ میں گرافین میں الیکٹرانوں کی انتہائی تیز رفتار رد عمل کی رفتار اس سے بنے ٹرانجسٹرز کو بہت زیادہ آپریٹنگ فریکوئنسی تک پہنچ سکتی ہے۔مثال کے طور پر، آئی بی ایم نے فروری 2010 میں اعلان کیا کہ وہ گرافین ٹرانزسٹروں کی آپریٹنگ فریکوئنسی کو 100 گیگا ہرٹز تک بڑھا دے گا، جو کہ اسی سائز کے سلیکون ٹرانزسٹروں سے زیادہ ہے۔لچکدار ڈسپلے کنزیومر الیکٹرانکس شو میں موڑنے کے قابل اسکرین نے بہت زیادہ توجہ مبذول کروائی، اور یہ مستقبل میں موبائل ڈیوائس ڈسپلے کے لیے لچکدار ڈسپلے اسکرینوں کی ترقی کا رجحان بن گیا ہے۔

5. لچکدار ڈسپلے کی مستقبل کی مارکیٹ وسیع ہے، اور بنیادی مواد کے طور پر گرافین کا امکان بھی امید افزا ہے۔جنوبی کوریا کے محققین نے پہلی بار گرافین کی متعدد تہوں اور شیشے کے فائبر پالئیےسٹر شیٹ سبسٹریٹ پر مشتمل ایک لچکدار شفاف ڈسپلے تیار کیا ہے۔جنوبی کوریا کی سام سنگ اور سنگ کیونکوان یونیورسٹی کے محققین نے 63 سینٹی میٹر چوڑے لچکدار شفاف گلاس فائبر پالئیےسٹر بورڈ پر ٹی وی کے سائز کے خالص گرافین کا ایک ٹکڑا بنایا ہے۔ان کا کہنا تھا کہ یہ اب تک کا سب سے بڑا "بلک" گرافین بلاک ہے۔اس کے بعد، انہوں نے ایک لچکدار ٹچ اسکرین بنانے کے لیے گرافین بلاک کا استعمال کیا۔

6. محققین نے کہا کہ نظریہ میں، لوگ اپنے اسمارٹ فونز کو رول کر سکتے ہیں اور انہیں پنسل کی طرح اپنے کانوں کے پیچھے لگا سکتے ہیں۔نئی توانائی کی بیٹریاں نئی ​​توانائی کی بیٹریاں بھی گرافین کے ابتدائی تجارتی استعمال کا ایک اہم حصہ ہیں۔ریاستہائے متحدہ میں میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی نے سطح پر گرافین نینو کوٹنگز کے ساتھ لچکدار فوٹو وولٹک پینلز کو کامیابی کے ساتھ تیار کیا ہے، جو شفاف اور خراب ہونے والے شمسی خلیوں کی تیاری کی لاگت کو بہت کم کر سکتے ہیں۔ایسی بیٹریاں نائٹ ویژن چشموں، کیمروں اور دیگر چھوٹے ڈیجیٹل کیمروں میں استعمال کی جا سکتی ہیں۔ڈیوائس میں درخواست۔اس کے علاوہ، گرافین سپر بیٹریوں کی کامیاب تحقیق اور ترقی نے نئی انرجی گاڑیوں کی بیٹریوں کی ناکافی صلاحیت اور طویل چارجنگ وقت کے مسائل کو بھی حل کیا ہے، جس سے نئی توانائی کی بیٹری کی صنعت کی ترقی میں تیزی آئی ہے۔

7. تحقیقی نتائج کے اس سلسلے نے نئی توانائی کی بیٹری کی صنعت میں گرافین کے استعمال کی راہ ہموار کی۔ڈی سیلینیشن گرافین فلٹر دیگر ڈی سیلینیشن ٹیکنالوجیز سے زیادہ استعمال ہوتے ہیں۔پانی کے ماحول میں گرافین آکسائیڈ فلم کے پانی سے قریبی رابطے میں آنے کے بعد، تقریباً 0.9 نینو میٹر چوڑائی والا ایک چینل بن سکتا ہے، اور اس سائز سے چھوٹے آئن یا مالیکیول تیزی سے گزر سکتے ہیں۔گرافین فلم میں کیپلیری چینلز کے سائز کو مکینیکل ذرائع سے مزید کمپریس کیا جاتا ہے، اور تاکنا کے سائز کو کنٹرول کیا جاتا ہے، جو سمندری پانی میں نمک کو مؤثر طریقے سے فلٹر کر سکتا ہے۔ہائیڈروجن اسٹوریج میٹریل گرافین میں ہلکے وزن، اعلی کیمیائی استحکام اور اعلی مخصوص سطح کے رقبے کے فوائد ہیں، جو اسے ہائیڈروجن ذخیرہ کرنے والے مواد کے لیے بہترین امیدوار بناتے ہیں۔ایرو اسپیس میں اعلی چالکتا، اعلی طاقت، انتہائی ہلکی اور پتلی خصوصیات کی وجہ سے، ایرو اسپیس اور فوجی صنعت میں گرافین کے استعمال کے فوائد بھی انتہائی نمایاں ہیں۔

8. 2014 میں، ریاستہائے متحدہ میں ناسا نے ایرو اسپیس فیلڈ میں استعمال ہونے والا ایک گرافین سینسر تیار کیا، جو زمین کی اونچائی والے ماحول میں موجود عناصر اور خلائی جہاز پر ساختی نقائص کا پتہ لگا سکتا ہے۔گرافین ممکنہ ایپلی کیشنز جیسے کہ الٹرا لائٹ ہوائی جہاز کے مواد میں بھی زیادہ اہم کردار ادا کرے گا۔فوٹو حساس عنصر ایک نئی قسم کا فوٹو حساس عنصر ہے جس میں گرافین کو فوٹو سینسیٹیو عنصر کے مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ایک خاص ڈھانچے کے ذریعے، موجودہ CMOS یا CCD کے مقابلے میں اس سے فوٹو حساس صلاحیت میں ہزاروں گنا اضافہ متوقع ہے، اور توانائی کی کھپت اصل کا صرف 10% ہے۔اسے مانیٹر اور سیٹلائٹ امیجنگ کے میدان میں استعمال کیا جا سکتا ہے، اور کیمروں، سمارٹ فونز وغیرہ میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جامع مواد گرافین پر مبنی جامع مواد گرافین ایپلی کیشنز کے میدان میں ایک اہم تحقیقی سمت ہے۔انہوں نے توانائی ذخیرہ کرنے، مائع کرسٹل آلات، الیکٹرانک آلات، حیاتیاتی مواد، سینسنگ میٹریل، اور کیٹالسٹ کیریئرز کے شعبوں میں بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کیا ہے، اور ان کے پاس ایپلیکیشن کے وسیع امکانات ہیں۔

9. فی الحال، گرافین کمپوزٹ کی تحقیق بنیادی طور پر گرافین پولیمر کمپوزائٹس اور گرافین پر مبنی غیر نامیاتی نانو کمپوزائٹس پر مرکوز ہے۔گرافین کی تحقیق کے گہرے ہونے کے ساتھ، بلک میٹل پر مبنی کمپوزٹ میں گرافین کی کمک کے اطلاق پر لوگ زیادہ سے زیادہ توجہ دے رہے ہیں۔ملٹی فنکشنل پولیمر کمپوزائٹس اور گرافین سے بنے اعلی طاقت والے غیر محفوظ سیرامک ​​مواد جامع مواد کی بہت سی خاص خصوصیات کو بڑھاتے ہیں۔بائیوگرافین کا استعمال انسانی بون میرو میسینچیمل اسٹیم سیلز کے آسٹیوجینک تفریق کو تیز کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، اور یہ سلیکن کاربائیڈ پر ایپیٹیکسیل گرافین کے بائیو سینسر بنانے کے لیے بھی استعمال ہوتا ہے۔ایک ہی وقت میں، گرافین کو اعصابی انٹرفیس الیکٹروڈ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے کہ سگنل کی طاقت یا داغ کے ٹشو کی تشکیل جیسی خصوصیات کو تبدیل یا تباہ کیے بغیر۔اس کی لچک، حیاتیاتی مطابقت اور چالکتا کی وجہ سے، گرافین الیکٹروڈز ٹنگسٹن یا سلکان الیکٹروڈز کے مقابلے Vivo میں بہت زیادہ مستحکم ہیں۔گرافین آکسائیڈ انسانی خلیوں کو نقصان پہنچائے بغیر ای کولی کی نشوونما کو روکنے میں بہت موثر ہے۔