اگر آپ پچھلی دہائی یا اس سے زیادہ عرصے میں کسی سائنس جرنل کے قریب کہیں بھی رہے ہیں، تو آپ کو گرافین کے بارے میں کسی نہ کسی طرح کی اعلیٰ ترین شکل ملے گی - وہ دو جہتی حیرت انگیز مواد جو کمپیوٹنگ سے بائیو میڈیسن میں ہر چیز کو تبدیل کرنے کا وعدہ کرتا ہے۔
مٹھی بھر قابل ذکر خصوصیات کی بدولت گرافین کی ایپلی کیشنز کے بارے میں بہت زیادہ ہائپ ہے۔ یہ انسانی بالوں سے 10 لاکھ گنا پتلا ہے لیکن اسٹیل سے 200 گنا زیادہ مضبوط ہے۔ یہ لچکدار ہے لیکن کامل رکاوٹ کے طور پر کام کر سکتا ہے، اور بجلی کا بہترین موصل ہے۔ ان سب کو ایک ساتھ رکھیں اور آپ کے پاس ممکنہ طور پر انقلابی ایپلی کیشنز کی ایک بڑی تعداد کے ساتھ مواد موجود ہے۔
گرافین کیا ہے؟
گرافین کاربن ہے، لیکن ایک ایٹم موٹی شہد کے چھتے کی جالی میں۔ اگر آپ اپنے پرانے کیمسٹری کے اسباق پر واپس پہنچ جائیں تو آپ کو یاد ہوگا کہ مکمل طور پر کاربن پر مشتمل مواد میں کافی مختلف خصوصیات ہوسکتی ہیں، اس بات پر منحصر ہے کہ اس کے ایٹموں کو کس طرح ترتیب دیا جاتا ہے (مختلف الاٹروپس)۔ مثال کے طور پر، آپ کی پنسل لیڈ میں موجود گریفائٹ آپ کی منگنی کی انگوٹھی میں موجود سخت اور شفاف ہیرے کے مقابلے میں نرم اور گہرا ہے۔ انسانی ساختہ کاربن کے ڈھانچے مختلف نہیں ہیں۔ گیند کی شکل کا بکمنسٹر فلرین کاربن نانوٹوبس کے کوائل شدہ انتظامات کے لیے مختلف طریقے سے کام کرتا ہے۔
گرافین ہیکساگونل جالی میں کاربن ایٹموں کی ایک شیٹ سے بنا ہے۔ مندرجہ بالا میں سے، یہ گریفائٹ کے قریب ترین شکل میں ہے، لیکن جب کہ یہ مواد کاربن کی دو جہتی شیٹوں سے بنایا گیا ہے جو کمزور بین سالماتی بندھنوں کے ذریعے تہہ کے اوپر پرت رکھتا ہے، گرافین صرف ایک شیٹ موٹی ہے۔ اگر آپ گریفائٹ سے کاربن کی واحد، ایک ایٹم سے اونچی پرت کو چھیلنے کے قابل ہوتے تو آپ کے پاس گرافین ہوتا۔
گریفائٹ میں کمزور بین مالیکیولر بانڈز اسے نرم اور فلکی ظاہر کرتے ہیں، لیکن کاربن بانڈ خود مضبوط ہوتے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ مکمل طور پر ان کاربن بانڈز پر مشتمل ایک شیٹ مضبوط ہے - مضبوط ترین اسٹیل سے تقریباً 200 گنا زیادہ، جبکہ ایک ہی وقت میں لچکدار اور شفاف ہے۔
گرافین کو ایک طویل عرصے سے نظریہ بنایا گیا ہے، اور جب تک لوگ گریفائٹ پنسلوں کا استعمال کرتے رہے ہیں، اتفاقی طور پر کم مقدار میں پیدا ہوتا ہے۔ تاہم، اس کی بنیادی تنہائی اور دریافت آندرے گیم اور کونسٹنٹین نوووسیلوف کے 2014 میں مانچسٹر یونیورسٹی میں کیے گئے کام پر منحصر ہے۔ مبینہ طور پر دونوں سائنس دانوں نے "جمعہ کی رات کے تجربات" منعقد کیے، جہاں وہ اپنی دن کی ملازمتوں سے باہر خیالات کی جانچ کریں گے۔ ان میں سے ایک سیشن کے دوران، محققین نے گریفائٹ کے گانٹھ سے کاربن کی پتلی تہوں کو ہٹانے کے لیے اسکاچ ٹیپ کا استعمال کیا۔ تحقیق کا یہ اہم حصہ بالآخر گرافین کی تجارتی پیداوار کا باعث بنا۔
2010 میں فزکس کا نوبل انعام جیتنے کے بعد، Geim اور Novoselov نے ٹیپ ڈسپنسر نوبل میوزیم کو عطیہ کیا۔
گرافین کو کس چیز کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے؟
نوٹ کرنے کے لئے ایک اہم بات یہ ہے کہ سائنس دان گرافین کے ارد گرد ہر طرح کے مواد تیار کر رہے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ "گرافین" کے بارے میں سوچنا شاید بہتر ہے، اسی طرح ہم پلاسٹک کے بارے میں سوچتے ہیں۔ بنیادی طور پر، گرافین کی آمد میں صرف ایک نیا مواد نہیں بلکہ پوری نئی قسم کے مواد کی طرف لے جانے کی گنجائش ہے۔
متعلقہ دیکھیں ہنگامہ خیزی کیا ہے؟ یورینس پر پائے جانے والے طبیعیات کے ملین ڈالر کے سوالوں میں سے ایک 'ہیروں کی بارش' کو کھول کر زمین پر دوبارہ تخلیق کیا گیا ہے - اور اس سے توانائی کے بڑھتے ہوئے بحران کو حل کرنے میں مدد مل سکتی ہے کوانٹم کمپیوٹنگ عمر کےایپلی کیشنز کے لحاظ سے، بائیو میڈیسن اور الیکٹرانکس سے لے کر فصلوں کے تحفظ اور خوراک کی پیکیجنگ جیسے وسیع شعبوں میں تحقیق کی جا رہی ہے۔ مثال کے طور پر، گرافین کی سطح کی خاصیت میں ترمیم کرنے کے قابل ہونا، اسے منشیات کی ترسیل کے لیے ایک بہترین مواد بنا سکتا ہے، جب کہ مواد کی چالکتا اور لچک ٹچ اسکرین سرکٹری یا فولڈ ایبل پہننے کے قابل آلات کی نئی نسل کا آغاز کر سکتی ہے۔
حقیقت یہ ہے کہ گرافین مائعات اور گیسوں کے لیے کامل رکاوٹ بنانے کی صلاحیت رکھتا ہے اس کا مطلب یہ ہے کہ اسے دیگر مواد کے ساتھ بھی کسی بھی تعداد میں مرکبات اور عناصر کو فلٹر کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے - جس میں ہیلیم بھی شامل ہے، جس کو روکنا ایک غیر معمولی مشکل گیس ہے۔ جب صنعت کی بات آتی ہے تو اس میں ایپلی کیشنز کی ایک حد ہوتی ہے، لیکن یہ پانی کی فلٹریشن کے ارد گرد ماحولیاتی ضروریات کے لیے بھی بہت مفید ثابت ہوسکتی ہے۔
گرافین کی ملٹی فنکشنل خصوصیات جامع استعمال کی ایک بہت بڑی مقدار کے دروازے کھولتی ہیں۔ اگرچہ بہت ساری سوچ بچار کی گئی ہے کہ یہ پہلے سے موجود ٹیکنالوجیز کو کس طرح فروغ دے سکتی ہے، لیکن میدان میں مسلسل پیشرفت بالآخر بالکل نئے شعبوں کی طرف لے جائے گی جو پہلے ناممکن تھے۔ کیا ہم ایرو اسپیس انجینئرنگ کی ایک پوری نئی کلاس کو ابھرتے ہوئے دیکھ سکتے ہیں؟ اگمینٹڈ ریئلٹی آپٹیکل امپلانٹس کے بارے میں کیا خیال ہے؟ اس کی نظر سے، 21 ویں صدی ہے جب ہمیں پتہ چل جائے گا۔