শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের পরীক্ষাগারে বিজ্ঞানীরা স্তরযুক্ত চৌম্বকীয় পদার্থ Fe₅GeTe₂-তে ইলেকট্রনের অপ্রত্যাশিত আচরণ আবিষ্কার করেছেন: লক্ষ লক্ষ কণা একসঙ্গে অত্যন্ত ধীরে চলাচল করে, কিন্তু একই সঙ্গে কোয়ান্টাম সমন্বয়তা বজায় রাখে। এই ঘটনা বিদ্যমান তাত্ত্বিক মডেলের বিরোধী এবং নতুন ধরনের স্মৃতি-যন্ত্রের পথ খুলে দেয়।
Fe₅GeTe₂ পদার্থটি ভ্যান ডার ওয়ালস চুম্বকের পরিবারের অন্তর্গত, যা পরমাণু-পাতলা স্তরের আকারে পাওয়া যায়। অধ্যাপক শুওলুন ইয়ানের নেতৃত্বে গবেষকেরা কোণ-বিভেদনসহ আলোক-ইলেকট্রন বর্ণালিবীক্ষণ পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন। তাঁরা নমুনাটিকে মাত্র 10 মাইক্রোমিটার এলাকায় অতিবেগুনি লেজার দিয়ে বিকিরণ করেন এবং একটি সমতল ইলেকট্রন অঞ্চল দেখতে পান — যা এই লক্ষণ যে, পদার্থের মধ্য দিয়ে চলার সময় ইলেকট্রন প্রায় ত্বরান্বিত হয় না।
সাধারণ অবস্থায় পরিবাহীর ইলেকট্রন খাড়া ঢাল থেকে দ্রুত নেমে আসা জলের মতো আচরণ করে। এখানে ঢালটি প্রায় অনুভূমিক: কণাগুলি হাজার হাজার গুণ ধীরে সরে, কিন্তু একটি একক কোয়ান্টাম সমষ্টির মতো সমন্বিতভাবে কাজ করে। «আমরা একটি ইলেকট্রন মাপি না, বরং হাজার বা লক্ষ লক্ষ ইলেকট্রনের মিথস্ক্রিয়া মাপি, এবং তারা সবাই সমন্বিতভাবে চলে», — ব্যাখ্যা করেন ইয়ান।
এই আচরণ পরম শূন্যের চেয়ে 100 কেলভিন উষ্ণতা পর্যন্ত বজায় থাকে — কোয়ান্টাম প্রভাবের জন্য তুলনামূলকভাবে উচ্চ মাত্রা। এটি পদার্থটিকে ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য সম্ভাবনাময় করে তোলে, যদিও ঘরের তাপমাত্রা এখনও অনেক দূরে। বিজ্ঞানীরা ইতিমধ্যে লেজারের সাহায্যে অবস্থা পরিবর্তনের সম্ভাবনা যাচাই করছেন, যা নতুন প্রজন্মের অ-উদ্বায়ী স্মৃতির ভিত্তি হতে পারে।
এই আবিষ্কার Fe₅GeTe₂-এর ভিতরে চৌম্বকীয় মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে ধারণা পুনর্বিবেচনা করতে বাধ্য করে। তাত্ত্বিকদের এখন এই পদার্থের চৌম্বকীয় গঠন কীভাবে সাজানো তা নতুন করে বর্ণনা করতে হবে। একই সঙ্গে পরীক্ষকরা এক-পরমাণু স্তরে এর ধর্ম যাচাই করার পরিকল্পনা করছেন — ঠিক এই রূপেই পদার্থটি ভবিষ্যতের কোয়ান্টাম যন্ত্রে প্রয়োগ পেতে পারে।
এই কাজটি বিশিষ্ট তাত্ত্বিক পিটার লিটলউডের স্মৃতিতে উৎসর্গীকৃত, যিনি কোয়ান্টাম পদার্থ গবেষণায় বড় অবদান রেখেছেন। এর ফলাফল Science Advances-এ প্রকাশিত হয়েছে এবং দ্বিমাত্রিক চুম্বক বিশেষজ্ঞদের মধ্যে ইতিমধ্যে আগ্রহ সৃষ্টি করেছে।
