প্রচলিত ইলেকট্রনিক সার্কিটে অসংখ্য ইলেকট্রন থাকে, কিন্তু তাদের পারস্পরিক ইন্টার্যাকশন প্রায়ই দক্ষতা ও কার্যক্ষমতা কমিয়ে দেয়। তাহলে কি আমরা একক ইলেকট্রনকে এতটাই নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে পারব, যাতে একবারে মাত্র একটি ইলেকট্রন ব্যবহার করে দ্রুত ও কার্যকর সার্কিট বানানো সম্ভব হয়? যুক্তরাজ্যের ন্যাশনাল ফিজিক্যাল ল্যাবরেটরি (NPL)-এর মাসায়া কাটাওকা ও তার সহকর্মীরা এই লক্ষ্য পূরণের আরও এক ধাপ কাছাকাছি পৌঁছে গেছেন, কারণ তারা ইলেকট্রন শনাক্ত করার এক অত্যন্ত সূক্ষ্ম পদ্ধতি উদ্ভাবন করেছেন।
তারা গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) নামের এক ধরনের সেমিকন্ডাক্টর পাতলা স্তরে দুটি ইলেকট্রন ভিন্ন ভিন্ন বিন্দুতে প্রবেশ করান। চার্জযুক্ত এই কণাগুলো অতি দ্রুত একে অপরের দিকে অগ্রসর হয়। যখন তাদের পথ খুব কাছাকাছি চলে আসে, ইলেকট্রনের মধ্যে বৈদ্যুতিক বল তাদের আলাদা করে দেয় এবং গতিপথ বাঁকিয়ে দেয়। গবেষকেরা একটি ইলেকট্রনের গতিপথ অনুসরণ করে অন্য ইলেকট্রনের উপস্থিতি শনাক্ত করতে সক্ষম হন। তারা এই শনাক্তকরণ ঘটান মাত্র ৬ ট্রিলিয়ন ভাগের এক সেকেন্ডে, যা আগের যেকোনো ইলেকট্রন শনাক্তকরণের তুলনায় প্রায় ১০০ গুণ দ্রুত।
“আমাদের পরীক্ষাটিকে বলা যেতে পারে বিশ্বের সবচেয়ে ছোট সেন্সর (একটি ইলেকট্রন) দিয়ে বিশ্বের সবচেয়ে ছোট বস্তুকে (একটি ইলেকট্রন) সনাক্ত করা,” বলেন কাটাওকা।
গবেষক জন ফ্লেচার জানান, ইলেকট্রনের পারস্পরিক মিথস্ক্রিয়া মাত্র কয়েক ট্রিলিয়ন ভাগের এক সেকেন্ডেই শেষ হতে পারে। এখন যেহেতু তারা এই সময়সীমায় পৌঁছাতে পেরেছেন, তাই গবেষকেরা বুঝতে পারবেন ডিভাইসের ভেতরে দুটি ইলেকট্রন আসলে কীভাবে আচরণ করে এবং সেই জ্ঞান ব্যবহার করে তৈরি করা যাবে নতুন ধরনের ইলেকট্রনিক্স।
লাটভিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ভিয়াচেসলাভস কাশচেয়েভস বলেন, একক দ্রুত ইলেকট্রন-ভিত্তিক নতুন প্রজন্মের ইলেকট্রনিক্স বিকাশে এই কাজটি একটি মাইলফলক হতে পারে। তিনি আরও যোগ করেন, একটি ইলেকট্রন মূলত কোয়ান্টাম কণা। এর মানে ভবিষ্যতের ডিভাইসগুলো সরাসরি এর কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্য কাজে লাগাতে পারবে, যেমনটি আমরা ইতিমধ্যেই কোয়ান্টাম কম্পিউটিং ও যোগাযোগে ব্যবহার করছি।
গবেষকেরা মনে করেন, একক ইলেকট্রন-ভিত্তিক ডিভাইস আলোককণা (ফোটন)-ভিত্তিক কোয়ান্টাম ডিভাইসের মতোই কিছু কাজ করতে পারবে, তবে এগুলো অনেক ছোট হবে। এমনকি এই ডিভাইসগুলোকে সহজেই চিপে একীভূত করা সম্ভব হবে বলে মনে করেন ফিনল্যান্ডের আল্টো বিশ্ববিদ্যালয়ের ক্রিশ্চিয়ান ফ্লিন্ডট। তার মতে, এ ধরনের শনাক্তকরণ পদ্ধতি ভবিষ্যতের সব অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অত্যাবশ্যকীয় একটি ভিত্তি।
এছাড়া, এই আবিষ্কার বিদ্যুতের প্রবাহ সম্পর্কে আমাদের জ্ঞানও বাড়াতে পারে বলে জানিয়েছেন জার্মানির লেইবনিজ ইউনিভার্সিটি হ্যানোভারের রলফ হাউগ। বর্তমানে বৈদ্যুতিক প্রবাহের একক নির্ধারণের যে মান ব্যবহার করা হয়, তা আরও উন্নত করা সম্ভব হতে পারে যদি ইলেকট্রন ইনজেকশনের জন্য ব্যবহৃত “ইলেকট্রন পাম্প” আরও নিখুঁত করা যায়।
———
Coulomb Sensing of Single Ballistic Electrons, Phys. Rev. Lett. (2025).
DOI: 10.1103/f1gd-3p5m
নিয়মিত আপডেট পেতে সাবস্ক্রাইব করুন আমাদের নিউজলেটারে এবং ফলো করুন আমাদের টেলিগ্রাম, ইনস্টাগ্রাম, টুইটার এবং ফেসবুক-এ। এছাড়াও যুক্ত হতে পারেন আমাদের ফেসবুক গ্রুপে।
এই নিবন্ধটি Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License-এর অধীনে লাইসেন্সকৃত। পুনঃপ্রকাশের জন্য পুনঃপ্রকাশের নির্দেশিকা দেখুুন।
