जाइंट मैग्नेटो रेजिस्टेंस

giant magneto resistance

परिचय

हाल ही के वैज्ञानिकों ने एक शोध के दौरान बताया की ग्राफीन आधारित डिवाइस का मैग्नेटो रेजिस्टेंस सेमी मेटल्स की तुलना में लगभग 100 गुणा अधिक हैं।. उन्होने ने कहा कि कुछ धातु और अर्धचालक पदार्थ का प्रतिरोध चुंबकीय क्षेत्र की स्थिति में अलग होता है।Hiding nature पत्रिका में लिखे लेख का अनुसार उनका दावा है कि ग्राफीन एक कमरे के तापमान पर एक अलग GMR गुण प्रदर्शित करता है।. मैग्नेटो रेजिस्टेंस एक प्रकार का प्रतिरोधक है,जिसका प्रतिरोध चुंबकीय क्षेत्र के साथ बदलता रहता है।. ग्राफीन के इसी गुण या प्रकार को ही मैग्नेटो रेजिस्टेंस कहते है।. 

मैग्नेटो रेसिस्टेंस से जुड़ी अन्य खास बाते।.:

1. मैग्नेटो रजिस्टर का प्रयोग चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति,उनकी ताकत और बल की दिशा निर्धारित करने के लिए किया जाता है।. 2. मैग्नेटो रजिस्टर का प्रतिरूप चुंबकीय क्षेत्र के ही समानुपाती होता है। यानी चुंबकीय क्षेत्र की वृद्धि या कमी के साथ प्रतिरोध घटता य बढ़ता रहता है।3. मैग्नेटो रजिस्टर की खास बात यह बिना भौतिक संपर्क के भी संचालित होता है। इसके इसी गुण के कारण ही इसका विभिन्न क्षेत्रों में प्रयोग किया जाता है।. 

मैग्नेटो-प्रतिरोध किसी लागू चुंबकीय क्षेत्र की प्रतिक्रिया में किसी सामग्री के विद्युत प्रतिरोध में परिवर्तन को संदर्भित करता है। जब एक चुंबकीय क्षेत्र को किसी चालक में विद्युत धारा के प्रवाह के लंबवत लगाया जाता है, तो यह आवेश वाहकों (जैसे इलेक्ट्रॉनों) की गति को बदल सकता है और उनकी स्वतंत्र रूप से चलने की क्षमता को प्रभावित कर सकता है, जिससे सामग्री का प्रतिरोध बदल जाता है। 

मैग्नेटो-रेसिस्टेंस के दो मुख्य प्रकार हैं: 

1. OMR, or ordinary magneto-resistance: ओएमआर अधिकांश प्रवाहकीय सामग्रियों में देखा जाता है और आम तौर पर इसका प्रभाव छोटा होता है। यह लोरेंत्ज़ बल द्वारा आवेश वाहकों के विक्षेपण की वजह से होता है।जब वे अपनी गति या स्पीड के समान या समांतर मैगनेटिक फील्ड का अनुभव करते है।  

2. Massive magnetoresistance (GMR): जीएमआर कुछ विशेष स्तरित संरचनाओं या बहु-स्तरित पतली फिल्मों में देखा जाने वाला एक बहुत बड़ा प्रभाव है। इसकी खोज 1980 के दशक के अंत में की गई थी और तब से इसका विभिन्न तकनीकी अनुप्रयोगों, विशेष रूप से हार्ड डिस्क ड्राइव जैसे चुंबकीय डेटा भंडारण उपकरणों में व्यापक उपयोग पाया गया है।

जीएमआर लौहचुंबकीय और गैर-चुंबकीय परतों के बीच इंटरफेस पर इलेक्ट्रॉनों के स्पिन-निर्भर बिखरने के कारण होता है। जब आसन्न परतों के चुंबकीय क्षणों को समानांतर में संरेखित किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन बिखराव कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कम प्रतिरोध होता है। इसके विपरीत, जब चुंबकीय क्षण समानांतर-विरोधी होते हैं, तो इलेक्ट्रॉन बिखराव बढ़ जाता है, जिससे उच्च प्रतिरोध होता है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ चुंबकीय परतों के सापेक्ष अभिविन्यास में हेरफेर करके, जीएमआर डिवाइस के प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से संशोधित किया जा सकता है। जीएमआर की खोज और विकास का स्पिंट्रोनिक्स के क्षेत्र पर गहरा प्रभाव पड़ा है, जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इलेक्ट्रॉनों के चार्ज और स्पिन दोनों का उपयोग करना चाहता है। जीएमआर-आधारित डिवाइस, जैसे चुंबकीय सेंसर और हार्ड डिस्क ड्राइव में रीड हेड, ने अपने प्रदर्शन और भंडारण क्षमता में काफी सुधार किया है। कुल मिलाकर, मैग्नेटो-प्रतिरोध घटनाएं अनुसंधान और तकनीकी अनुप्रयोगों के विभिन्न क्षेत्रों में एक आवश्यक भूमिका निभाती हैं, जो नए उपकरणों और बेहतर सेंसिंग क्षमताओं के लिए अवसर प्रदान करती हैं।

वर्तमान में इसका प्रयोग:

ग्राफीन की पतली संरचना और उच्च चलकता का अर्थ है कि इसका उपयोग लघु रूप से निर्मित इलेक्ट्रानिक से लेकर बायोमेडिकल उपकरणों तक में किया जा सकता है। 

वर्तमान समय में मैग्निटो रेजिस्टेंस का प्रयोग कंप्यूटर,कंप्यूटर हार्ड ड्राइव, बेयोप्रोसेसर,एटोमेटिव सेंसर,सहित अन्य उपकरणों में किया जाता हैं।. 

ग्रेफीन की संरचना :

यह कार्बन का एक अपरूप है। मूलभूत रूप से यह ग्रेफाइट का सिंगल एटम लेयर होता है।यानी ग्रेफाइट की कई लेयर से मिलकर बना होता है। यह अपने अनोखे गुण के कारण अन्य से अलग है। 

1.इस में कार्बन परमाणु हेक्सागोनल पैटर्न में होते है।2. इसकी परत बहुत पतली होती है। 3.यह मजबूत होता है (स्टील ) से 300 गुना अधिक,  द्वि आयामी या ग्रेफीन । 4. ये अच्छा सुचालक है हिट और करंट का। 

इसकी कीमत लाखों में होती है। उदाहरण के लिए 1 ग्राम ग्रेफीन की कीमत प्रति रुपए 81753.99 होगी।.

ग्राफीन कार्बन का एक द्वि-आयामी अपरूप है जिसमें हेक्सागोनल जाली में व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की एक परत होती है। इसकी एक अनूठी संरचना और असाधारण गुण हैं जो इसे materials science की दुनिया में सबसे आकर्षक material में से एक बनाती हैं। ग्राफीन की संरचना को इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है: 

1. Carbon Atom: 

ग्राफीन पूरी तरह से कार्बन परमाणुओं से बना है। प्रत्येक कार्बन परमाणु तीन पड़ोसी कार्बन परमाणुओं के साथ तीन मजबूत सहसंयोजक बंधन बनाता है, जिससे एक समतल संरचना बनती है। 

2. Hexagonal Lattice: 

ग्राफीन में कार्बन परमाणु एक हेक्सागोनल जाली व्यवस्था बनाते हैं, जो मधुकोश पैटर्न जैसा दिखता है। प्रत्येक कार्बन परमाणु तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से बंधा होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक सपाट, द्वि-आयामी संरचना बनती है। 

3. Sp² Hybirddization: 

ग्राफीन में कार्बन परमाणु sp² संकरण प्रदर्शित करते हैं। इसका मतलब यह है कि कार्बन परमाणु समतल में पड़ोसी कार्बन परमाणुओं के साथ सिग्मा बांड बनाने के लिए अपने चार वैलेंस इलेक्ट्रॉनों में से तीन का उपयोग करते हैं। शेष चौथा इलेक्ट्रॉन पी-ऑर्बिटल में मौजूद है और ग्राफीन शीट के तल के ऊपर और नीचे फैला हुआ है। 

4. π-Bonds and Delcalized:

 ग्राफीन में कार्बन परमाणुओं के पी-ऑर्बिटल्स बग़ल में ओवरलैप होते हैं, जिससे कार्बन परमाणुओं के बीच π-बॉन्ड बनते हैं। ये π-बॉन्ड इसकी उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और चालकता सहित ग्राफीन के अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक गुणों के लिए जिम्मेदार हैं। ग्राफीन में डेलोकलाइज्ड π-इलेक्ट्रॉन पूरी शीट में स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं, जिससे इसकी असाधारण विद्युत चालकता बढ़ जाती है। 

5. Single-Layer structure: 

ग्राफीन कार्बन परमाणुओं की एक परत है, जो केवल एक परमाणु मोटी होती है। इसकी पतली और सपाट प्रकृति के कारण इसे अक्सर 2D material  के रूप में जाना जाता है। ग्राफीन की अनूठी संरचना इसके उल्लेखनीय गुणों को जन्म देती है, जैसे उच्च विद्युत चालकता, असाधारण यांत्रिक शक्ति, लचीलापन और उच्च तापीय चालकता। इन गुणों ने इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा भंडारण, सेंसर, कंपोजिट और अन्य क्षेत्रों में कई संभावित अनुप्रयोगों को जन्म दिया है।.यह ध्यान देने योग्य है कि ग्राफीन को अलग-अलग संरचनाएं बनाने के लिए भी स्टैक किया जा सकता है, जैसे कि बाइलेयर या कुछ-परत ग्राफीन, जो एकल-परत ग्राफीन की तुलना में अलग गुण प्रदर्शित करते हैं। हालाँकि, यहाँ फोकस हेक्सागोनल जाली में कार्बन परमाणुओं की एक परत के रूप में ग्राफीन की संरचना पर है।