গ্রাফিন কি?

গ্রাফিন এমন একটি উপাদান যার বেশ কিছু বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা প্রযুক্তিতে বিপ্লব ঘটাতে সক্ষম

গ্রাফিন

Pixabay-এ OpenClipart-Vectors ইমেজ

গ্রাফিন হল ষড়ভুজ কাঠামোতে সাজানো কার্বন পরমাণুর দ্বি-মাত্রিক স্তর দিয়ে গঠিত একটি উপাদান, যার উচ্চতা একটি পরমাণুর সমান। এই উপাদানটি গ্রাফাইটের পৃষ্ঠের স্তরগুলি, পৃথিবীতে প্রচুর পরিমাণে খনিজ এবং কার্বনের সবচেয়ে সাধারণ অ্যালোট্রপগুলির মধ্যে একটি নিষ্কাশন করে তৈরি করা যেতে পারে।

গ্রাফিনের রাসায়নিক বন্ধন এবং বেধ এই উপাদানটির বেশ কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যের জন্য দায়ী, যেমন যান্ত্রিক প্রতিরোধ এবং তাপ এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা। এই বৈশিষ্ট্যগুলি তাদের ব্যবহারের অসীম সম্ভাবনার কারণে বিজ্ঞানী এবং প্রযুক্তি শিল্পকে আকৃষ্ট করেছে।

গ্রাফিন আবিষ্কার

স্থিতিশীল, দ্বি-মাত্রিক গ্রাফিন দুর্ঘটনাক্রমে 2004 সালে রাশিয়ান পদার্থবিদ আন্দ্রে গেইম এবং কনস্ট্যান্টিন নভোসেলভ দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল। এই আবিষ্কারটি 2010 সালে গবেষকরা পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার অর্জন করে। যাইহোক, এই কার্বন অ্যালোট্রপের অস্তিত্ব 1930 সাল থেকে জানা গেছে।

গ্রাফিন বৈশিষ্ট্য

গ্রাফিনের অসংখ্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা এটিকে বিভিন্ন প্রযুক্তিগত অ্যাপ্লিকেশন সহ একটি উপাদান করে তোলে। এই অ্যালোট্রপের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি জানুন।

যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য

গ্রাফিন এখন পর্যন্ত পরিচিত সবচেয়ে শক্তিশালী উপাদান। এই প্রতিরোধ তার কার্বন পরমাণুর মধ্যে গঠিত শক্তিশালী বন্ধন থেকে উদ্ভূত হয়। সিভিল নির্মাণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত উপকরণ, যেমন ইস্পাত, এই চাপের মাত্র এক তৃতীয়াংশ সহ্য করে।

গ্রাফিনের আরেকটি আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য হল এর উচ্চ ইয়ং মডুলাস, যা ইঙ্গিত করে যে, প্রতিরোধী হওয়া ছাড়াও, এই উপাদানটি অত্যন্ত স্থিতিস্থাপক। অতএব, এটি তুলনামূলকভাবে সহজে তার আসল আকারে ফিরে আসতে সক্ষম।

প্রতিটি কার্বন ষড়ভুজের ছোট ক্ষেত্রগুলি গ্রাফিনের উচ্চ অভেদ্যতার জন্য দায়ী, যা হাইড্রোজেন গ্যাসের মতো সহজেই তাদের পাত্র থেকে লিক হওয়া গ্যাসগুলিকে ধরে রাখতে সক্ষম একটি ছোট নেট হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। অত্যন্ত প্রতিরোধী হওয়া ছাড়াও, গ্রাফিন খুব হালকা: এর ঘনত্ব 0.77 g/m², অন্য কথায়, কাগজের শীট থেকে প্রায় হাজার গুণ হালকা।

বৈদ্যুতিক সরন্জাম

ইলেক্ট্রনগুলি গ্রাফিনের মাধ্যমে প্রায় অবাধে বিচ্যুতি বা সংঘর্ষ ছাড়াই প্রচার করতে সক্ষম। কার্বন বন্ধনের ষড়ভুজ কাঠামোর কারণে, ইলেকট্রনগুলি এই পাতলা স্তরগুলির ভিতরে আপেক্ষিক গতিতে চলে যায়, অর্থাৎ আলোর গতির কাছাকাছি।

ঘরের তাপমাত্রায়, গ্রাফিনের বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতা সেখানে সবচেয়ে কম। সুতরাং, এই উপাদানটি সেরা ধাতব পরিবাহী হিসাবে বিবেচিত হতে পারে।

অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য

ঘটনার আলোর 97.5% মাধ্যমে যাওয়ার অনুমতি দিয়ে, গ্রাফিন খালি চোখে অদৃশ্য। এই অপটিক্যাল আচরণ গ্রাফিনে ইলেকট্রনের আপেক্ষিক বৈশিষ্ট্য থেকে উদ্ভূত হয়। এটি বোঝায় যে, গ্রাফিনের বেশ কয়েকটি শীট স্ট্যাক করে, এটি একটি পুরোপুরি কালো বডি তৈরি করা সম্ভব, এটির প্রায় সমস্ত বিকিরণ ঘটনা শোষণ করতে সক্ষম।

থার্মাল প্রপার্টি

এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের কারণে, গ্রাফিন একটি চমৎকার তাপ পরিবাহী। এই উপাদানটি যে কোনও পরিচিত উপাদানের চেয়ে দ্রুত তাপ অপসারণ করতে সক্ষম। তদ্ব্যতীত, কিছু গবেষণায় পরামর্শ দেওয়া হয়েছে যে এর গলে যাওয়া তাপমাত্রা 3851 °C।

অতএব, গ্রাফিনের প্রধান বৈশিষ্ট্য এবং বৈশিষ্ট্যগুলি হল:

  • এটি অত্যন্ত পাতলা: এটি একটি পরমাণুর পুরুত্ব;
  • এটি অত্যন্ত প্রতিরোধী: ইস্পাত থেকে প্রায় 200 গুণ শক্তিশালী;
  • এটা নমনীয়;
  • এটা জলরোধী;
  • এটি স্বচ্ছ: প্রায় 97.5% আলোক রশ্মি প্রেরণ করে;
  • এটির উচ্চ তাপীয় এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা রয়েছে: এটি তামার চেয়ে 100 গুণ দ্রুত বৈদ্যুতিক শক্তি সঞ্চালন করে। গবেষণায় আরও দেখা গেছে যে গ্রাফিনের মাধ্যমে ইলেকট্রন যে গতিতে ভ্রমণ করে তা 1000 কিমি/সেকেন্ড (সিলিকনের চেয়ে 60 গুণ বেশি দ্রুত);
  • এটি উচ্চ কঠোরতা আছে
  • এটির কম জুল প্রভাব রয়েছে: ইলেকট্রন পরিচালনা করার সময় এটি তাপের আকারে কম শক্তি হারায়।

গ্রাফিন অ্যাপ্লিকেশন

এর বৈশিষ্ট্য এবং বৈশিষ্ট্যের কারণে, গ্রাফিন পরিচিত সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল উপকরণগুলির মধ্যে একটি। এর প্রযুক্তিগত অ্যাপ্লিকেশনগুলি বিশাল, তবে এই উপাদানটি বড় আকারে উত্পাদন করার ক্ষমতা দ্বারা সীমাবদ্ধ। ভাঁজ করা এলইডি স্ক্রিন, ফটোভোলটাইক সেল, আরও দক্ষ ট্রানজিস্টর, সুপারক্যাপাসিটর, হিট সিঙ্ক এবং সুপার সেল ফোন ব্যাটারির মতো ডিভাইসগুলি গ্রাফিন ব্যবহার করে বিকশিত প্রযুক্তির কিছু উদাহরণ।

এছাড়াও, গ্রাফিন অধ্যয়নের অন্যান্য ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা যেতে পারে, যেমন:

পানযোগ্য পানি

গ্রাফিন-গঠিত ঝিল্লি সমুদ্রের জলকে বিশুদ্ধ ও বিশুদ্ধ করতে সক্ষম

CO2 নির্গমন

গ্রাফিন ফিল্টারগুলি শিল্প এবং ব্যবসার দ্বারা উত্পন্ন গ্যাসগুলিকে পৃথক করে CO2 নির্গমন কমাতে সক্ষম

রোগ সনাক্তকরণ

অনেক দ্রুত বায়োমেডিকাল সেন্সরগুলি গ্রাফিনের উপর ভিত্তি করে এবং রোগ, ভাইরাস এবং অন্যান্য বিষাক্ত পদার্থ সনাক্ত করতে পারে।

নির্মাণ

কংক্রিট এবং অ্যালুমিনিয়ামের মতো বিল্ডিং উপকরণগুলি গ্রাফিন যুক্ত করার সাথে হালকা এবং শক্তিশালী হয়ে ওঠে

নান্দনিকতা

গ্রাফিন স্প্রে করে চুলে রঙ করা 30টি পর্যন্ত স্থায়ী হয়

মাইক্রোডিভাইস

গ্রাফিন দ্বারা সিলিকন প্রতিস্থাপনের কারণে ছোট এবং শক্তিশালী চিপ

শক্তি

গ্রাফিন ব্যবহারে সৌর কোষগুলির আরও ভাল নমনীয়তা, আরও স্বচ্ছতা এবং কম উৎপাদন খরচ রয়েছে

ইলেকট্রনিক্স

ভাল এবং দ্রুত শক্তি সঞ্চয় সঙ্গে ব্যাটারি

গতিশীলতা

গ্রাফিন ব্যবহার করে বাইকের শক্ত টায়ার এবং 350 গ্রাম ওজনের ফ্রেম থাকতে পারে

গ্রাফিন সম্পর্কিত গবেষণাগুলির মধ্যে, ইন্টারনেটের জন্য নতুন ডেটা ট্রান্সমিশন তারের বিকাশ জড়িত। সাময়িকী প্রকাশিত এক জরিপে এ তথ্য জানা গেছে প্রকৃতি যোগাযোগ, ধারণাটি হল গ্রাফিনে ইলেকট্রন দ্বারা পৌঁছানো সমস্ত গতির সদ্ব্যবহার করা - বর্তমানে ব্যবহৃত তারের তুলনায় কোষগুলি এতে শতগুণ দ্রুত গতিতে চলে।

ব্রাজিলের জন্য গ্রাফিনের গুরুত্ব

ব্রাজিল গ্রাফিন উৎপাদনের জন্য সস্তা এবং আরও দক্ষ পদ্ধতির সন্ধানে প্রযুক্তিগত দৌড়ের অংশ। ন্যাশনাল ডিপার্টমেন্ট অফ মিনারেল প্রোডাকশন (DNPM) দ্বারা উত্পাদিত রিপোর্ট অনুসারে, গ্রাফিনের বাজার বিশ্বের অন্যতম লাভজনক হওয়া উচিত, 10 বছরে 1 ট্রিলিয়ন ডলার পর্যন্ত পৌঁছানোর সম্ভাবনা সহ। এছাড়াও, ব্রাজিলে বিশ্বের সবচেয়ে বেশি গ্রাফিনের মজুদ রয়েছে।

গ্রাফিনের দাম

এটি পাওয়ার জটিল উপায়ের কারণে, গ্রাফিনের দাম এখনও বেশি। সবচেয়ে বর্তমান কৌশল যা এই উপাদানের বিশুদ্ধ এবং পাতলা স্তর উত্পাদন করতে দেয় তা তামার শীটের মতো ধাতব স্তরগুলিতে বাষ্প জমার সাথে কাজ করে।

বর্তমানে, গ্রাফিনের একটি 2.08 সেমি বাই 1.54 সেমি শীটের দাম $275 পর্যন্ত হতে পারে: প্রতি বর্গ ইঞ্চিতে গড়ে $21। যাইহোক, অমেধ্য এবং অসামঞ্জস্যের মতো কারণগুলি এই দামকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করতে পারে। গ্রাফাইট থেকেও গ্রাফিন পাওয়া যায়: 1 কেজি গ্রাফাইট দিয়ে, যার দাম প্রায় 1 ডলার, এটি 150 গ্রাম গ্রাফিন তৈরি করা সম্ভব, যার মূল্য 15 হাজার ডলার ছাড়িয়ে যায়।

গ্রাফিন নিয়ে কৌতূহল

  • ইউরোপীয় ইউনিয়ন থেকে গ্রাফিন ফ্ল্যাগশিপ প্রকল্পটি গ্রাফিন সম্পর্কিত গবেষণা, অ্যাপ্লিকেশন এবং শিল্প স্কেলে উৎপাদনের উন্নয়নের জন্য প্রায় 1.3 বিলিয়ন ইউরো নির্ধারণ করেছে। মোট 23টি দেশের 150টি প্রতিষ্ঠান এই প্রকল্পে অংশগ্রহণ করে।
  • মহাকাশ ভ্রমণের জন্য তৈরি করা প্রথম স্যুটকেসটির রচনায় গ্রাফিন রয়েছে। 2033 সালের জন্য এটির উৎক্ষেপণ নির্ধারিত হয়েছে, যখন নাসা মঙ্গল গ্রহে অভিযান চালানোর পরিকল্পনা করেছে।
  • বোরোফিন হল গ্রাফিনের নতুন প্রতিযোগী। 2015 সালে আবিষ্কৃত এই উপাদানটিকে গ্রাফিনের একটি উন্নত সংস্করণ হিসাবে দেখা হয়, এটি আরও বেশি নমনীয়, প্রতিরোধী এবং পরিবাহী।

গ্রাফিন প্রাপ্তির প্রক্রিয়া, এর প্রয়োগ এবং ব্রাজিলের জন্য এর গুরুত্ব