ڪراچي: آمريڪا جي ميساچوسٽس انسٽيٽيوٽ آف ٽيڪنالاجي’ ايم آءِ ٽي‘۽ فرانس جي ٽيڪنيڪل يونيورسٽي آف ميونخ (ٽِي يو ايم) جي محققن جي هڪ ٽيم آخرڪار اهو معلوم ڪري ورتو آهي ته بيٽرين کي تباهه ڪندڙ ننڍڙا ڌاتي اڀار، جن کي ڊينڊرائٽس (Dendrites) چيو وڃي ٿو، آخر ڪيئن ٺهن ٿا. ايتري تائين جو انهن کي روڪڻ جو هڪ مؤثر طريقو به ڳولي ورتو آهي.
تحقيق مان معلوم ٿيو آهي ته سالڊ اسٽيٽ بيٽرين ۾ ڊينڊرائٽس انهن لڪل برقي عدم توازنن سبب پيدا ٿين ٿا، جيڪي اليڪٽرولائٽ جي مختلف ڪرسٽلز جي پاڻ ۾ ملڻ وارين حدن تي موجود هوندا آهن. اهي برقي عدم توازن چارج جي وهڪري ۾ رڪاوٽ پيدا ڪن ٿا، ڇاڪاڻ ته اهي ليٿيم آئنز جي حرڪت کي روڪين ٿا ۽ ليڪ ٿيندڙ اليڪٽرانن کي ڦاسائي ڇڏين ٿا.
محققن اليڪٽرولائٽ جي تياري واري عمل ۾ تبديلي آڻي انهن برقي رڪاوٽن کي نمايان حد تائين گهٽائي ڇڏيو، جنهن سان اليڪٽرانن جي ليڪيج ۾ به گهٽتائي آئي. حيرت انگيز طور، هن تبديلي سان مواد جي ڪرنٽ ڊينسٽي (Current Density) ۾ 300 سيڪڙو کان وڌيڪ اضافو ٿيو، جيڪو مستقبل ۾ وڌيڪ تيز چارج ٿيندڙ ۽ گهڻي عرصي تائين هلندڙ سالڊ اسٽيٽ بيٽرين جي تياري کي ممڪن بڻائي سگهي ٿو.
ايم آءِ ٽي جي ڊپارٽمينٽ آف مٽيريلز سائنس اينڊ انجنيئرنگ جي پروفيسر هيري ٽُلر چيو: “گرين بائونڊريون موسم وانگر آهن؛ هر ڪو انهن بابت ڳالهائي ٿو، پر عملي طور تي ڪو به انهن بابت ڪجهه نٿو ڪري.”
هن وڌيڪ چيو: “هن تحقيقي مقالي ۾ اسان گرين بائونڊرين بابت عملي قدم کنيو آهي، جنهن سان نه رڳو بيٽرين جي ڪارڪردگي بهتر ٿي آهي، پر اهو پڻ ثابت ٿيو آهي ته گرين بائونڊريون بيٽرين جي مجموعي ڪارڪردگي ۾ ڪيترو اهم ڪردار ادا ڪن ٿيون.”
شارٽ سرڪٽ جو وڏو مسئلو
سالڊ اسٽيٽ بيٽرين کي وڏي پيماني تي استعمال ڪرڻ ۾ سڀ کان وڏي رڪاوٽ شارٽ سرڪٽ آهي، جيڪو ڊينڊرائٽس سبب پيدا ٿئي ٿو. اهي ڊينڊرائٽس ليٿيم ڌات جا انتهائي باريڪ اڀار هوندا آهن، جيڪي ڪنڪريٽ کي ٽوڙيندڙ ٻوٽن جي پاڙن وانگر بيٽري جي سالڊ ڪور کي چيري اندر تائين پهچي وڃن ٿا.
سالڊ اسٽيٽ اليڪٽرولائٽ اربين ننڍڙن، هڪ ٻئي سان ويجهڙائيءَ ۾ موجود ڪرسٽلن (Grains) تي مشتمل هوندو آهي، جن جي وچ ۾ انتهائي باريڪ حدون هونديون آهن.
سائنسدانن کي گهڻي وقت کان شڪ هو ته انهن حدن جون ڪيميائي ۽ برقي خاصيتون عام ڪرسٽلن کان مختلف هونديون آهن، جيڪي ليٿيم آئنز جي حرڪت ۾ رڪاوٽ وجهن ٿيون، اليڪٽرانن جي ليڪيج جو سبب بڻجن ٿيون ۽ آخرڪار ڊينڊرائٽس ٺاهي شارٽ سرڪٽ پيدا ڪن ٿيون. پر ان تباهه ڪندڙ عمل جو اصل ميڪانيزم اڃا تائين واضح نه ٿي سگهيو هو.
هيري ٽُلر چيو: “گرين بائونڊريون اصل ۾ نقصن وانگر هونديون آهن. انهن حدن تي ڪرسٽلن جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ نقص موجود هوندا آهن، جنهن ڪري جڏهن چارج کڻندڙ ذرڙا، يعني اليڪٽران يا آئن، انهن حدن تائين پهچن ٿا ته کين اڳتي وڌڻ لاءِ رڪاوٽن کي پار ڪرڻو پوي ٿو.”
جديد ٽيڪنالاجي سان مسئلي جو حل
هن نئين تحقيق ۾ سائنسدانن ڪمپيوٽر ماڊلز ذريعي اهو سمجهيو ته گرين بائونڊرين تي موجود مقامي برقي عدم توازن چارج جي حرڪت کي ڪيئن متاثر ڪن ٿا.
ان کان پوءِ هنن ليٿيم لينٿينم زرڪونيٽ (LLZO) نالي سالڊ اليڪٽرولائٽ تي اليڪٽران مائيڪروسڪوپي، مشين لرننگ ۽ جديد اسپيڪٽروسڪوپي جي مدد سان تجربا ڪيا.
نتيجن مان ظاهر ٿيو ته گرين بائونڊرين جا مرڪزي حصا مقامي برقي چارج رکن ٿا، جيڪو ليٿيم آئنز جي حرڪت کي روڪي ٿو ۽ ساڳئي وقت اليڪٽرانن کي ڦاسائي ڇڏي ٿو.
اليڪٽرانن جي اها گڏجاڻي ويجهن ليٿيم آئنز جو چارج گهٽائي ٿي، جنهن سبب اهي سڌو سنئون ڌاتي ليٿيم ۾ تبديل ٿي وڃن ٿا ۽ بيٽري کي تباهه ڪندڙ ڊينڊرائٽس ٺهي وڃن ٿا.
مستقبل ۾ انتهائي تيز چارج ٿيندڙ بيٽريون
انهن نتيجن جي بنياد تي محققن LLZO اليڪٽرولائٽ جي تياري واري عمل ۾ تبديليون آنديون، جنهن سان گرين بائونڊرين تي موجود منفي برقي چارج کي تمام گهڻو گهٽايو ويو.
انهيءَ نئين ترتيب ڏنل اليڪٽرولائٽ ۾ ليٿيم آئن آساني سان حرڪت ڪري سگهيا، جڏهن ته اليڪٽرانن جي ليڪيج تقريباً بند ٿي وئي.
هي طريقو انتهائي ڪامياب ثابت ٿيو
نئون مواد روايتي نمونن جي ڀيٽ ۾ 300 سيڪڙو وڌيڪ ڪرٽيڪل ڪرنٽ ڊينسٽي برداشت ڪرڻ جي قابل ثابت ٿيو، ۽ ان دوران ڊينڊرائٽس به نه ٺهيا.
عام استعمال ڪندڙن لاءِ ان جو مطلب اهو آهي ته مستقبل ۾ اهڙيون بيٽريون تيار ٿي سگهنديون، جيڪي انتهائي تيز رفتاري سان بار بار چارج ٿيڻ باوجود خراب نه ٿينديون ۽ گهڻي عرصي تائين بهتر ڪارڪردگي سان ڪم ڪنديون.
هي تحقيق عالمي سائنسي جريدي Nature Nanotechnology ۾ شايع ڪئي وئي آهي.
تبصرے بند ہیں۔