ठोस पदार्थमा ‘स्मृति’को नयाँ व्याख्या

ओसाएका, जापान,  जेठ १२ । धेरै ठोस पदार्थहरूले आफ्नो विगतलाई “सम्झन्छन्”। धातु तन्किएपछि, तताएपछि वा चिस्याएपछि फरक प्रतिक्रिया दिन सक्छ। यस्तै इतिहास-निर्भर व्यवहारमा आधारित सामग्रीलाई स्मृति सामग्री भनिन्छ। यो घटना, जसलाई हिस्टरिसिस भनिन्छ, स्मृति उपकरण, ऊर्जा रूपान्तरण सामग्री र टिकाउ संरचनात्मक सामग्रीजस्ता प्रविधिहरूमा केन्द्रीय मानिन्छ।

तर हिस्टरिसिसले लामो समयदेखि उष्मागतिकीमा समस्या खडा गरेको छ। परम्परागत सोच अनुसार, पदार्थको अवस्था तापक्रम वा आयतनजस्ता चरले वर्णन गर्न सकिनुपर्छ। तर ठोसमा समान तापक्रम र आयतन भए पनि विगतमा कसरी व्यवहार गरिएको थियो भन्ने आधारमा गुण फरक हुन सक्छ। यही कारण हिस्टरिसिसलाई प्रायः असन्तुलन घटना मानिएको थियो।

ओसाका विश्वविद्यालयका प्राध्यापक कोउन शिराईले ठोसमा हिस्टरिसिसलाई उष्मागतिकीय रूपमा वर्णन गर्न सकिने देखाएका छन् । उनले भने, “ठोसको अवस्था परिभाषित गर्न आवश्यक चरहरूलाई पुनर्विचार गरिन्छ।”

अन्तर्राष्ट्रिय जर्नल अफ थर्मोफिजिक्समा प्रकाशित अध्ययनले तापक्रम र आयतन मात्र पर्याप्त नभएको तर्क गर्छ। ठोसको पूर्ण अवस्था यसको परमाणु संरचना, सबै परमाणुहरूको समय ‘औसत’ सित स्थान समावेश गर्नुपर्छ। यसले देखाउँछ इतिहास-निर्भरता उष्मागतिकी असफल भएको होइन, बरु केही आवश्यक चरहरू बेवास्ता गरिएको हो।

शिराईले सामान्य हिस्टरिसिसलाई ‘इनपुट एक्स’ र प्रतिक्रिया ‘वाइ’ बीचको लूपको रूपमा वर्णन गरिन्छ भन्ने धारणा अपूर्ण भएको बताए। लूप त कार्नोट चक्रजस्ता प्रतिवर्ती प्रक्रियामा पनि देखिन्छ। मुख्य कुरा भनेको अर्को लुकेको चर ‘जेठ’ चक्रमा परिवर्तन हुन्छ।

अध्ययनले यो लुकेको चरलाई ठोसको परमाणु संरचना भनेर पहिचान गरेको छ। दोष, विस्थापन, काँच संरचना वा अन्य सूक्ष्म संरचनाहरू निश्चित समयसम्म स्थिर रहन सक्छन् र गुणमा प्रभाव पार्छन्। यी संरचनाहरू विगतको मात्र निशान होइनन्; तिनीहरूलाई सन्तुलन अवस्था मान्न सकिन्छ।

यस दृष्टिकोणले ठोस र ग्यासबीचको भिन्नता पनि स्पष्ट गर्छ। ग्यासमा थोरै चर पर्याप्त हुन्छ, तर ठोसमा ऊर्जा विस्तृत संरचनामा निर्भर हुन्छ। त्यसैले ठोसको उष्मागतिको वर्णनमा परमाणु अवस्थाहरूलाई समावेश गर्नुपर्छ।

यो कामले प्रत्येक हिस्टरिसिस लूपको लागि सरल सूत्र दिएको छैन। तर यसले आधारभूत बिन्दु स्थापित गरेको छ,  यदि परमाणु संरचना समावेश छन् भने त्यसले हिस्टरिसिसलाई उष्मागतिक चर प्रयोग गरेर वर्णन गर्न सकिन्छ ।

इन्जिनियरिङमा हिस्टरिसिस व्यापक रूपमा प्रयोग हुने भएकाले भविष्यमा स्मृति सामग्री, ऊर्जा रूपान्तरण प्रणाली र अन्य ठोस-आधारित प्रविधिमा अनुसन्धानलाई आधार दिन सक्छ।

“इतिहास-निर्भरता प्रायः ठोसलाई सन्तुलन उष्मागतिकीबाहिरको प्रमाण मानिएको छ,” प्रोफेसर शिराईले भने, “यो अध्ययनले समस्या उष्मागतिकीमा होइन, तर ठोसको अवस्था कसरी परिभाषित गर्छौं ।”