வளையும் வைரத் தகடு மின்சாரம் தருகிறது: ஹாங்காங் ஆய்வு

மெல்லிய, வளையக்கூடிய வைரத் தகடுகள் வளைக்கப்படும்போது மின்சாரம் உற்பத்தி செய்வதை ஹாங்காங் பல்கலைக்கழக (HKU) ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர். இது நூற்றாண்டு காலமாக நிலைத்திருந்த ஓர் அறிவியல் அனுமானத்தைக் கேள்விக்குள்ளாக்குகிறது. மின் மற்றும் கணினிப் பொறியியல் துறையின் பேராசிரியர் ஷி-க்யின் சூ மற்றும் இயந்திரப் பொறியியல் துறையின் பேராசிரியர் யுவான் லின் ஆகியோர் இந்த ஆய்வுக்குத் தலைமை தாங்கினர்.

1900களின் ஆரம்பத்திலிருந்தே, வைரம் பீசோ-மின்சாரத் தன்மை இல்லாத பொருளாகக் கருதப்பட்டு வந்தது. அதாவது, அது இயந்திர ரீதியாக வளைக்கப்படும்போது மின்னழுத்தத்தை உருவாக்காது என எதிர்பார்க்கப்பட்டது. இந்த அனுமானம் பொறியியலில் வைரத்தின் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்தியது. கடினத்தன்மை, வேதியியல் உறுதிநிலை, அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன் ஆகிய சிறப்புகள் வைரத்திற்கு உண்டு. அகன்ற மின்னணு இடைவெளியும் அதற்குண்டு. MEMS (சிப் தயாரிக்கும் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படும் மிகச் சிறிய இயந்திர சாதனங்கள்) எனப்படும் நுண்-மின்-இயந்திர அமைப்புகளில் வைரம் பயன்படுகிறது. அவற்றுக்குள் இது பெரும்பாலும் மற்ற பீசோ-மின்சார பொருட்களுக்கான ஒரு செயலற்ற தாங்கியாக மட்டுமே பயன்பட்டு வந்தது.

கடுமையாக வளையும்போது வைரம் வேறுவிதமாக நடந்துகொள்குமா என சோதிக்க, HKU குழு ஒரு புதிய முறையைப் பயன்படுத்தியது. 'விளிம்பு உரித்தல்' எனப்படும் அந்த முறையின் மூலம், மெல்லிய, வளையக்கூடிய பாலிகிரிஸ்டலைன் (பல படிக துகள்கள் இணைந்த) வைரத் தகடு உருவாக்கப்பட்டது. சாதாரண தடிமனான வைரத்தை விட இது மிக அதிகமாக வளையக்கூடியது. இந்த தகட்டை வளைத்தபோது, ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிலையான மின்னழுத்த சமிக்ஞைகளை அளந்தனர். சுற்றுச்சூழல் தலையீட்டையும், மேற்பரப்புகள் உரசும்போது உருவாகும் டிரைபோ-மின்சார விளைவையும் விலக்குவதற்காக மீண்டும் மீண்டும் வளைக்கும் சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன. இவை, அந்த மின்னழுத்தம் வைரத்திலிருந்தே உருவானது என உறுதிப்படுத்தின.

இதற்கான காரணத்தை 'முதல்-கொள்கை' கணிதக் கணக்கீடுகள் சுட்டிக்காட்டின: வைரத்தின் பல சிறு படிகங்கள் சந்திக்கும் உட்புற எல்லைகளான 'படிக எல்லைகளில்' இருக்கும் சமச்சீரின்மையே இதற்குக் காரணம். தகடு மேலும் மேலும் வளையும்போது, இந்த எல்லைகளைச் சுற்றி மின் சார்பு ஒரு புறம் அதிகமாகவும் மறுபுறம் குறைவாகவும் குவிகிறது. இது தகட்டின் இரு மேற்பரப்புகளுக்கும் இடையே மின்னழுத்த வேறுபாட்டை உருவாக்குகிறது.

வைரம் உயிர்பொருந்தக்கூடியது, வேதியியல் ரீதியாக உறுதியானது. நச்சுத்தன்மையும் அற்றது. எனவே, பீசோ-மின்சார வைரத் தகடுகளை உள்வைக்கும் மருத்துவச் சாதனங்களில் தானாக மின்சாரம் தரும் மூலமாகவோ, வளைவை உணரும் சென்சார்களாகவோ பயன்படுத்தலாம் என ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர். நீடித்து தானாக மின்சாரம் தரும் நுண்-ஆற்றல் அமைப்புகளிலும் இதைப் பயன்படுத்தலாம் என அவர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.