नीदरलैंड और कनाडा के शोधकर्ताओं ने एक प्रकाश-नियंत्रित स्विच विकसित किया है जिसमें ट्रिगर थ्रेशोल्ड को समायोजित करने की क्षमता है। यह स्विच सीधे सामग्री में जानकारी को एन्कोड करने की अनुमति देता है, जिससे यह सॉफ्ट इलेक्ट्रॉनिक्स में एकीकरण और रोबोटिक्स में अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त हो जाता है। इस कार्य के परिणाम साइंस एडवांसेज पत्रिका में प्रस्तुत किए गए थे।
नए उपकरण का कार्य सिद्धांत
ऐतिहासिक रूप से, पहले यांत्रिक थर्मोरेले लगभग दो शताब्दी पहले दिखाई दिए थे। वे विभिन्न तापीय विस्तार गुणांक वाले दो धातुओं की प्लेट पर काम करते थे: अत्यधिक गर्मी पर, प्लेट मुड़ जाती थी, जिससे विद्युत संपर्क यांत्रिक रूप से खुल जाता था। एइंडहोवन तकनीकी विश्वविद्यालय के डैन त्सिन ल्यू के नेतृत्व में काम करने वाले वैज्ञानिकों ने इस तंत्र को उन्नत किया, जिससे समायोज्य ट्रिगर थ्रेशोल्ड वाला स्विच बनाया गया।
आधार के रूप में तरल क्रिस्टलीय ऐक्रेलिक पॉलिमर की फिल्म का उपयोग किया गया, जिसे एज़ोबेंज़ोल एडिटिव्स के साथ संशोधित किया गया था। इस फिल्म पर एक अंतराल के साथ दो धातु के संपर्क लगाए गए। इस गैप का आकार तापमान के आधार पर बदलता है: तापमान बढ़ने पर, तरल क्रिस्टलीय पॉलिमर की संरचना अपनी व्यवस्था खो देती है, और गैप सिकुड़ जाता है। ल्यू के सहयोगियों ने सर्किट में दूसरे हीटिंग तत्व को जोड़ा; उस पर बढ़ती शक्ति प्रदान करके, वे मुख्य सर्किट को बंद करने तक गैप को कम कर सकते थे।
प्रकाश द्वारा गैप का नियंत्रण
गैप के आकार को प्रकाश का उपयोग करके भी नियंत्रित किया जा सकता है। शुरू में, एज़ोबेंज़ोल खंडों का अधिकांश भाग ट्रांस-रूप में होता है। पराबैंगनी विकिरण के संपर्क में आने से इन खंडों का कुछ हिस्सा सिस-रूप में परिवर्तित हो जाता है, जिससे तरल क्रिस्टलीय संरचना की व्यवस्था कम हो जाती है। इसके परिणामस्वरूप पॉलिमर फिल्म सिकुड़ जाती है, जिससे संपर्कों के बीच की दूरी कम हो जाती है। नीली रोशनी से विपरीत विकिरण एज़ोबेंज़ोल को ट्रांस-रूप में वापस लाता है, संरचना की व्यवस्था को बहाल करता है और गैप को बढ़ाता है।
चूंकि सिस और ट्रांस रूपों के बीच संक्रमण अधूरा हो सकता है, प्रयोगों से पता चला कि सिस आइसोमर का अंश, और इसलिए गैप का आकार, यूवी विकिरण के समय और तीव्रता द्वारा निर्धारित होता है। यूवी और नीली रोशनी के पल्स को बदलकर, शोधकर्ताओं ने सिस आइसोमर के अंश और संपर्कों के बीच की दूरी को बदलने में कामयाबी हासिल की, जिससे ट्रिगर थ्रेशोल्ड में परिवर्तन हुआ - डिवाइस को स्विच करने के लिए आवश्यक न्यूनतम शक्ति।
लेखकों ने विशेष रूप से उल्लेख किया कि थ्रेशोल्ड के बारे में जानकारी इलेक्ट्रॉनिक मेमोरी में नहीं, बल्कि सीधे सामग्री में संग्रहीत होती है, हालांकि यह मेमोरी स्थायी नहीं है और पूर्ण अंधेरे में लगभग दस घंटे में मिट जाती है। स्विच की क्षमताओं का प्रदर्शन करने के लिए, ल्यू की टीम ने पहले इसका उपयोग बाइनरी वर्गीकरण के लिए किया, धीरे-धीरे प्रकाश पल्स के माध्यम से थ्रेशोल्ड को बदलकर डिवाइस को इनपुट संकेतों को दो वर्गों में वर्गीकृत करना 'सिखाया'। इसके बाद, पांच ऐसे स्विचों को एक प्रणाली में जोड़ा गया जो एक रोबोटिक हाथ की उंगलियों को नियंत्रित करता था। प्रत्येक उंगली के लिए एक व्यक्तिगत ट्रिगर थ्रेशोल्ड सेट किया गया था, जो उसे मोड़ने के लिए आवश्यक शक्ति को परिभाषित करता था, जिससे एकल या संयोजन में विभिन्न इशारों को दोहराना संभव हो गया।
पारंपरिक रिले की तुलना में लाभ
मानक थर्मोरेले के विपरीत, जहां ट्रिगर थ्रेशोल्ड डिजाइन द्वारा तय होता है, नया उपकरण प्रकाश का उपयोग करके इस थ्रेशोल्ड को कई बार बदल सकता है, जिसके बाद इसे तब तक बिना किसी आगे के समायोजन के उपयोग किया जा सकता है जब तक कि सामग्री में दर्ज जानकारी गायब न हो जाए। इसके अलावा, स्विच को सॉफ्ट इलेक्ट्रॉनिक्स में आसानी से एकीकृत करने की क्षमता रोबोटिक्स में इसके उपयोग के लिए व्यापक संभावनाएं खोलती है।
