ফিনল্যান্ডের ইয়েভাস্কুলা ও আলতো বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞানীরা একটি দ্বিমাত্রিক টপোলজিক্যাল স্ফটিক অন্তরক তৈরি করেছেন — এমন একটি পদার্থ, যা নিয়ে বিজ্ঞানীরা দশ বছরেরও বেশি সময় ধরে স্বপ্ন দেখছিলেন। তাঁরা নিওবিয়াম ডাইসেলেনাইড (NbSe₂) সাবস্ট্রেটের উপর টিন টেলুরাইডের (SnTe) দুটি স্তর দিয়ে গঠিত একটি পারমাণবিকভাবে পাতলা ফিল্ম তৈরি করেছেন। এটি পূর্বাভাসিত কাঠামোর প্রথম পরীক্ষামূলক বাস্তবায়ন, এবং এটি ঘরের তাপমাত্রায় কাজ করা কোয়ান্টাম যন্ত্রপাতির পথ খুলে দেয়।
সাফল্যের চাবিকাঠি হলো সাবস্ট্রেট দ্বারা ফিল্ম সংকুচিত হওয়ার ফলে সৃষ্ট টান। এই টানই টপোলজিক্যাল অবস্থাকে স্থিতিশীল করে। পদার্থটিতে স্ফটিক জালিকার প্রতিসাম্য দ্বারা সুরক্ষিত পরিবাহী প্রান্তিক অবস্থার জোড়া দেখা দেয়। ইলেকট্রনগুলি প্রান্ত বরাবর ক্ষতি ছাড়াই চলাচল করে, আর ভিতরে থাকে 0,2 ইলেকট্রন-ভোল্টের বেশি প্রস্থের একটি বড় নিষিদ্ধ অঞ্চল।
গবেষকরা আণবিক-রশ্মি এপিট্যাক্সি এবং নিম্ন-তাপমাত্রার স্ক্যানিং টানেলিং অণুবীক্ষণ ব্যবহার করে পারমাণবিক নির্ভুলতায় এই অবস্থাগুলি দেখতে পেয়েছেন। কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক গণনা তাদের টপোলজিক্যাল উৎস নিশ্চিত করেছে। একই সঙ্গে বিকৃতি পরিবর্তন করে প্রান্তিক অবস্থাগুলি নিয়ন্ত্রণ করা যায় — এটি ইলেকট্রনিক ধর্ম পরিচালনার একটি ব্যবহারিক উপায় দেয়।
নিষিদ্ধ অঞ্চলের বড় প্রস্থ এই আশা জোগায় যে টপোলজিক্যাল ধর্মগুলি ঘরের তাপমাত্রাতেও টিকে থাকবে। পদার্থটি ভবিষ্যতের স্পিনট্রনিক্স ও ন্যানোযন্ত্রপাতির প্ল্যাটফর্ম হয়ে উঠতে পারে, যেখানে কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি ক্রায়োজেনিক শীতলীকরণ ছাড়াই কাজ করবে।
সন্নিহিত প্রান্তিক অবস্থাগুলি স্থিরতড়িৎ বল ও কোয়ান্টাম টানেলিংয়ের মাধ্যমে পরস্পরের সঙ্গে ক্রিয়া করে, যা অধ্যয়ন করাও সম্ভব হয়েছে। সহযোগী অধ্যাপক কেজিলবেয়েক শাভুলিয়েনুর নেতৃত্বে অধ্যাপক পেটের লিলেরোত ও হোসে লাদোর সহযোগিতায় দলটি তাদের ফলাফল Nature Communications-এ প্রকাশ করেছে।
এখন পদার্থবিজ্ঞানীদের হাতে একটি বাস্তব নমুনা আছে, যা বিকৃত ও নিয়ন্ত্রণ করা যায় — এটি সেই কোয়ান্টাম ইলেকট্রনিক্সের দিকে এক ধাপ, যা একদিন আমাদের গ্যাজেটে থাকবে।
