IISc গবেষকরা উন্নত শক্তি সঞ্চয় ক্ষমতা সহ আল্ট্রামাইক্রোস্কোপিক সুপারক্যাপাসিটর তৈরি করেছেন: বিস্তারিত

গবেষকরা উন্নত শক্তি সঞ্চয়স্থান এবং মুক্তির ক্ষমতা সহ একটি অভিনব আল্ট্রামাইক্রোস্কোপিক সুপারক্যাপাসিটর তৈরি করেছেন, যা সম্পূর্ণরূপে কার্যকরী এবং যেকোনো ক্ষুদ্রাকৃতির সিস্টেম অন-চিপ ইন্টিগ্রেশনে স্থাপনের জন্য প্রস্তুত।

বিদ্যমানগুলির তুলনায় অনেক ছোট এবং আরও কমপ্যাক্ট হওয়ায়, ইন্ডিয়ান ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স (IISc), বেঙ্গালুরুতে বিকশিত সুপারক্যাপাসিটরটি সম্ভাব্যভাবে স্ট্রিটলাইট থেকে শুরু করে কনজিউমার ইলেকট্রনিক্স, বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারি এবং চিকিৎসার মতো বিভিন্ন শক্তি-সঞ্চয়স্থান ডিভাইসে ব্যবহার করা যেতে পারে। ডিভাইস, তারা একটি গবেষণায় বলেন.

বর্তমানে, এই ডিভাইসগুলি ব্যাটারি দ্বারা চালিত হয়, যা সময়ের সাথে সাথে তাদের সঞ্চিত চার্জ হারাতে থাকে এবং এর ফলে, সঞ্চিত শক্তি, এবং তাই, একটি সীমিত শেলফ-লাইফ থাকে।

অন্যদিকে, ক্যাপাসিটর, মোবাইল ফোন পাওয়ারের মতো টেকসই উপায়ে পাওয়ার ডিসচার্জ করার অক্ষমতার মধ্যে সীমিত হলেও, তাদের ডিজাইনের কারণে অনেক বেশি সময় ধরে বৈদ্যুতিক শক্তি সঞ্চয় করতে সক্ষম।

সুপারক্যাপাসিটরগুলি উভয় জগতের সেরাকে একত্রিত করে যাতে তারা প্রচুর পরিমাণে শক্তি সঞ্চয় করতে পারে এবং তাই, পরবর্তী প্রজন্মের ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলির জন্য অত্যন্ত চাওয়া হয়, এসিএস এনার্জি লেটার্স জার্নালে প্রকাশিত গবেষণাটি।

সমীক্ষায় বলা হয়েছে যে হাইব্রিড ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টর (এফইটি) এই সুপারক্যাপাসিটরের তৈরিতে চার্জ সংগ্রাহক হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল, বিদ্যমান ক্যাপাসিটারগুলিতে ব্যবহৃত ধাতব অক্সাইড-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোডগুলির বিপরীতে, যা তাদের দুর্বল ইলেক্ট্রন গতিশীলতার দ্বারা সীমাবদ্ধ।

“সুপারক্যাপাসিটরগুলির জন্য একটি ইলেক্ট্রোড হিসাবে FET ব্যবহার করা একটি ক্যাপাসিটরে চার্জ টিউন করার জন্য নতুন কিছু,” বলেছেন আভা মিশ্র, ইন্সট্রুমেন্টেশন অ্যান্ড অ্যাপ্লাইড ফিজিক্স (IAP) বিভাগের অধ্যাপক এবং গবেষণার সংশ্লিষ্ট লেখক৷

মিসরা এবং দল এই হাইব্রিড এফইটি তৈরি করেছে মলিবডেনাম ডিসালফাইড (MoS2) এবং গ্রাফিনের কয়েকটি-পরমাণু-পুরু স্তর – ইলেক্ট্রন গতিশীলতা বাড়াতে – যা তখন সোনার যোগাযোগের সাথে সংযুক্ত ছিল।

দুটি এফইটি ইলেক্ট্রোডের মধ্যে ব্যবহৃত একটি কঠিন জেল ইলেক্ট্রোলাইটের ব্যবহার এটিকে একটি সলিড-স্টেট সুপারক্যাপাসিটর তৈরি করেছে, যা একটি সিলিকন ডাই অক্সাইড/সিলিকন বেসের উপর নির্মিত হয়েছিল।

মিসরা বলেছিলেন যে নকশা, FET ইলেক্ট্রোডের দুটি সিস্টেম এবং বিভিন্ন চার্জ ক্ষমতার জেল ইলেক্ট্রোলাইটকে একীভূত করা ছিল গুরুত্বপূর্ণ অংশ।

বিনোদ পানওয়ার, গবেষণার প্রধান লেখকদের একজন, বলেছেন যে সুপারক্যাপাসিটরের তৈরিতে চ্যালেঞ্জগুলি দেখা দিয়েছে এর মাইক্রোস্কোপিক আকারের কারণে, যার ফলে উচ্চ নির্ভুলতা এবং হাত-চোখের সমন্বয় প্রয়োজন।

তৈরি করার পরে, বিভিন্ন ভোল্টেজ প্রয়োগ করে সুপারক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স বা চার্জ-ধারণ ক্ষমতা পরিমাপ করা হয়েছিল। কিছু শর্তের অধীনে, ক্যাপাসিট্যান্স 3000 শতাংশ বৃদ্ধি পাওয়া গেছে।

বিপরীতে, একই অবস্থার অধীনে গ্রাফিন ছাড়াই MoS2 থেকে বিশুদ্ধভাবে তৈরি একটি ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্সে মাত্র 18 শতাংশের বৃদ্ধি রেকর্ড করা হয়েছে।

গবেষকরা বলেছেন যে তারা অন্য উপকরণগুলির সাথে MoS2 প্রতিস্থাপন করে এখনও উচ্চ ক্যাপাসিট্যান্স অর্জন করা যায় কিনা তা অন্বেষণ করার পরিকল্পনা করছেন।