গ্রাফিন কী? এক অবিশ্বাস্য জাদুকরী উপাদান।

সাম্প্রতিক বছরগুলোতে সুপারমেটেরিয়াল গ্রাফিন বেশ মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। কিন্তু গ্রাফিন আসলে কী? আচ্ছা, এমন একটি পদার্থের কথা ভাবুন যা ইস্পাতের চেয়ে ২০০ গুণ বেশি শক্তিশালী, কিন্তু কাগজের চেয়ে ১০০০ গুণ হালকা।
২০০৪ সালে, ম্যানচেস্টার বিশ্ববিদ্যালয়ের দুই বিজ্ঞানী, আন্দ্রেই জেইম এবং কনস্টানটিন নভোসেলভ, গ্রাফাইট নিয়ে ‘খেলা’ করছিলেন। হ্যাঁ, সেই একই জিনিস যা পেন্সিলের ডগায় পাওয়া যায়। উপাদানটি নিয়ে তাদের কৌতূহল ছিল এবং তারা জানতে চেয়েছিলেন যে এটি এক স্তরে সরানো যায় কিনা। তাই তারা একটি অদ্ভুত উপকরণ খুঁজে পেলেন: ডাক্ট টেপ।
“আপনি [টেপটি] গ্রাফাইট বা মাইকার ওপর রাখবেন এবং তারপর উপরের স্তরটি তুলে ফেলবেন,” হাইম বিবিসি-কে ব্যাখ্যা করলেন। গ্রাফাইটের টুকরো টেপ থেকে ছিটকে বেরিয়ে আসবে। তারপর টেপটিকে অর্ধেক ভাঁজ করে উপরের শিটটির সাথে আঠা দিয়ে লাগিয়ে দিন, এরপর আবার সেগুলোকে আলাদা করে ফেলুন। তারপর এই প্রক্রিয়াটি ১০ বা ২০ বার পুনরাবৃত্তি করুন।
প্রতিবার ফ্লেকগুলো ভেঙে আরও পাতলা ফ্লেকে পরিণত হয়। শেষে, বেল্টের উপর খুব পাতলা ফ্লেক অবশিষ্ট থাকে। আপনি টেপটি দ্রবীভূত করলে সবকিছু দ্রবীভূত হয়ে যায়।
আশ্চর্যজনকভাবে, টেপ পদ্ধতিটি দারুণ ফল দিয়েছিল। এই আকর্ষণীয় পরীক্ষাটির ফলেই একক-স্তর গ্রাফিন ফ্লেক আবিষ্কৃত হয়।
২০১০ সালে হাইম ও নভোসেলভ গ্রাফিন আবিষ্কারের জন্য পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন। গ্রাফিন হলো মুরগির খাঁচার জালের মতো ষড়ভুজাকার জালিকায় সজ্জিত কার্বন পরমাণু দ্বারা গঠিত একটি পদার্থ।
গ্রাফিন এত আশ্চর্যজনক হওয়ার অন্যতম প্রধান কারণ হলো এর গঠন। বিশুদ্ধ গ্রাফিনের একটি একক স্তরকে ষড়ভুজাকার জালিকা কাঠামোতে সজ্জিত কার্বন পরমাণুর একটি স্তর হিসাবে দেখা যায়। এই পারমাণবিক-স্তরের মধুচাক-সদৃশ গঠনই গ্রাফিনকে তার অসাধারণ শক্তি প্রদান করে।
গ্রাফিন বিদ্যুতের ক্ষেত্রেও এক অসাধারণ উপাদান। সাধারণ তাপমাত্রায় এটি অন্য যেকোনো পদার্থের চেয়ে ভালো বিদ্যুৎ পরিবহন করে।
আমাদের আলোচিত সেই কার্বন পরমাণুগুলোর কথা মনে আছে? আচ্ছা, সেগুলোর প্রতিটিতে একটি অতিরিক্ত ইলেকট্রন থাকে, যাকে পাই ইলেকট্রন বলা হয়। এই ইলেকট্রনটি অবাধে চলাচল করতে পারে, যার ফলে এটি গ্রাফিনের একাধিক স্তরের মধ্য দিয়ে খুব কম রোধে বিদ্যুৎ পরিবহন করতে সক্ষম হয়।
ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজিতে (এমআইটি) গ্রাফিন নিয়ে সাম্প্রতিক গবেষণায় প্রায় জাদুকরী একটি বিষয় আবিষ্কৃত হয়েছে: যখন গ্রাফিনের দুটি স্তরকে সামান্য (মাত্র ১.১ ডিগ্রি) স্থানচ্যুত করে ঘোরানো হয়, তখন গ্রাফিনটি একটি সুপারকন্ডাক্টরে পরিণত হয়।
এর মানে হলো, এটি কোনো রোধ বা তাপ ছাড়াই বিদ্যুৎ পরিবহন করতে পারে, যা কক্ষ তাপমাত্রায় ভবিষ্যতের অতিপরিবাহিতার জন্য উত্তেজনাপূর্ণ সম্ভাবনা উন্মোচন করে।
গ্রাফিনের সবচেয়ে প্রত্যাশিত প্রয়োগগুলোর মধ্যে একটি হলো ব্যাটারি। এর উন্নত পরিবাহিতার কারণে, আমরা এমন গ্রাফিন ব্যাটারি তৈরি করতে পারি যা আধুনিক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে দ্রুত চার্জ হয় এবং বেশিদিন টেকে।
স্যামসাং এবং হুয়াওয়ের মতো কিছু বড় কোম্পানি ইতিমধ্যেই এই পথ ধরেছে, যার লক্ষ্য হলো এই অগ্রগতিগুলোকে আমাদের দৈনন্দিন গ্যাজেটগুলোতে নিয়ে আসা।
“২০২৪ সালের মধ্যে আমরা বাজারে বিভিন্ন ধরনের গ্রাফিন পণ্য পাওয়ার আশা করছি,” বলেছেন কেমব্রিজ গ্রাফিন সেন্টারের পরিচালক এবং ইউরোপিয়ান গ্রাফিন পরিচালিত একটি উদ্যোগ ‘গ্রাফিন ফ্ল্যাগশিপ’-এর গবেষক আন্দ্রেয়া ফেরারি। সংস্থাটি যৌথ প্রকল্পগুলোতে ১ বিলিয়ন ইউরো বিনিয়োগ করছে। এই জোট গ্রাফিন প্রযুক্তির উন্নয়নকে ত্বরান্বিত করে।
ফ্ল্যাগশিপের গবেষণা সহযোগীরা ইতোমধ্যে এমন গ্রাফিন ব্যাটারি তৈরি করছেন যা আজকের সেরা উচ্চ-শক্তি সম্পন্ন ব্যাটারির চেয়ে ২০% বেশি ধারণক্ষমতা এবং ১৫% বেশি শক্তি সরবরাহ করে। অন্যান্য দল গ্রাফিন-ভিত্তিক সৌর কোষ তৈরি করেছে যা সূর্যালোককে বিদ্যুতে রূপান্তর করতে ২০ শতাংশ বেশি কার্যকর।
যদিও হেড স্পোর্টস ইকুইপমেন্টের মতো কিছু প্রাথমিক পণ্য গ্রাফিনের সম্ভাবনাকে কাজে লাগিয়েছে, তবে সেরাটা এখনও আসেনি। ফেরারি যেমন উল্লেখ করেছে: “আমরা গ্রাফিন নিয়ে কথা বলি, কিন্তু বাস্তবে আমরা এমন অনেক বিকল্প নিয়ে কথা বলছি যা নিয়ে গবেষণা চলছে। সবকিছু সঠিক দিকেই এগোচ্ছে।”
এই নিবন্ধটি কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা প্রযুক্তি ব্যবহার করে হালনাগাদ করা হয়েছে এবং HowStuffWorks-এর সম্পাদকদের দ্বারা তথ্য যাচাই ও সম্পাদনা করা হয়েছে।
ক্রীড়া সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক প্রতিষ্ঠান হেড এই অসাধারণ উপাদানটি ব্যবহার করেছে। তাদের গ্রাফিন এক্সটি টেনিস র‍্যাকেট একই ওজনে ২০% বেশি হালকা বলে দাবি করা হয়। এটি সত্যিই এক বৈপ্লবিক প্রযুক্তি!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`লেখকঃ${t.byline_authors_html}`),t.byline_authors_html&&t.byline_date_html&&(e+=” | “),t.byline_date_html&&(e+=t.byline_date_html);var i=t.body_html .replaceAll('”pt','”pt'+t.id+”_”); return e+=`\n\t\t\t\t