পেন স্টেট বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা ১৬৫ বছরের পুরনো পদার্থবিজ্ঞানের নিয়ম ভেঙে দিলেন, শক্তি ও সেন্সিং প্রযুক্তিতে নতুন সম্ভাবনা

পেনসিলভানিয়া স্টেট বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি গবেষণা দল ১৬৫ বছরের পুরনো তাপীয় বিকিরণ সংক্রান্ত কির্চহফের নিয়ম ভেঙে অভূতপূর্ব সাফল্য অর্জন করেছে। এই আবিষ্কার, যা arXiv প্রি-প্রিন্ট সার্ভারে প্রকাশিত এবং *ফিজিক্যাল রিভিউ লেটার্স*-এ ২৩ জুন, ২০২৫-এ প্রকাশের জন্য নির্ধারিত, জার্নাল কর্তৃক “এডিটর্স সাজেশন” হিসেবে নির্বাচিত হয়েছে। এই সাফল্য শক্তি সংগ্রহ, তাপ স্থানান্তর এবং ইনফ্রারেড সেন্সিংয়ে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতির পথ প্রশস্ত করছে।

১৮৬০ সালে জার্মান পদার্থবিজ্ঞানী গুস্তাফ কির্চহফ প্রতিষ্ঠিত কির্চহফের নিয়ম বলে, কোনো উপাদানের নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং কোণে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ (যেমন সূর্যালোক বা এক্স-রে) শোষণের ক্ষমতা তার একই তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং কোণে বিকিরণ নির্গমনের ক্ষমতার সমান হতে হবে। দুই বছর আগে এই নিয়ম প্রথম ভাঙা হলেও, পেন স্টেটের গবেষক দল, সহকারী অধ্যাপক লিনজিয়াও ঝুর নেতৃত্বে, এটিকে আরও শক্তিশালীভাবে ভেঙেছে। তারা ১০ মাইক্রোমিটারের বিস্তৃত তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডে ০.৪৩ এর নন-রেসিপ্রোকাল কনট্রাস্ট অর্জন করেছে, যা পূর্ববর্তী পরিমাপ যেমন ০.২২, ০.১২ এবং ০.৩৪-এর তুলনায় অনেক বেশি। এই উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি তাপীয় বিকিরণ নিয়ন্ত্রণের নতুন পথ উন্মোচন করেছে, যা সৌরশক্তি, তাপ ব্যবস্থাপনা এবং সেন্সিং প্রযুক্তিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখতে পারে। পেন স্টেটের যান্ত্রিক প্রকৌশলের ডক্টরাল প্রার্থী এবং সহ-প্রথম লেখক ঝেনং ঝাং বলেন, “কির্চহফের নিয়মকে শক্তিশালীভাবে ভাঙার ক্ষমতা তাপীয় বিকিরণ নিয়ন্ত্রণের নতুন উপায় প্রদান করে এবং শক্তি ও সেন্সিং অ্যাপ্লিকেশনগুলোকে মৌলিকভাবে উন্নত করতে পারে।” উদাহরণস্বরূপ, নন-রেসিপ্রোকাল সৌর কোষগুলো নির্গত শক্তিকে অন্য দিকে পাঠাতে পারে, যেখানে আরেকটি সৌর কোষ স্থাপন করে সামগ্রিক দক্ষতা বৃদ্ধি করা সম্ভব। গবেষকদের সাফল্যের মূলে রয়েছে পাঁচটি সেমিকন্ডাক্টর স্তর বিশিষ্ট একটি নতুন ইমিটার ডিজাইন, যার প্রতিটি স্তরের গঠন সামান্য ভিন্ন। এই কাঠামো, মাত্র দুই মাইক্রোমিটার পুরু—যা মানুষের চুলের চেয়েও পাতলা—বিস্তৃত তরঙ্গদৈর্ঘ্যে একাধিক রেজোন্যান্স পিক তৈরি করে, যা শক্তিশালী নন-রেসিপ্রোকাল নির্গমন সম্ভব করে। এই ফিল্মটি অন্যান্য পৃষ্ঠে স্থানান্তরযোগ্য, যা এটিকে বিভিন্ন ডিভাইসে একীভূত করার সম্ভাবনা তৈরি করে। এই আবিষ্কার সম্ভব হয়েছে কাস্টম-ডিজাইন করা অ্যাঙ্গল-রিসলভড ম্যাগনেটিক থার্মাল এমিশন স্পেকট্রোফটোমিটারের মাধ্যমে, যা বিস্তৃত কৌণিক এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডে তাপীয় নির্গমন পরিমাপ করতে সক্ষম। ঝু বলেন, “এই সিস্টেমটি কির্চহফের নিয়মকে শক্তিশালীভাবে ভাঙার মূল চাবিকাঠি।” গবেষকরা ভবিষ্যতে বিভিন্ন উপকরণে তাপীয় বিকিরণের নন-রেসিপ্রোসিটি আরও অনুসন্ধান করার পরিকল্পনা করছেন। এই আবিষ্কার শক্তি রূপান্তর এবং তাপ ব্যবস্থাপনা প্রযুক্তিতে বিপ্লব ঘটানোর পথে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।