इज़रायल के वैज्ञानिकों ने विकसित की ‘फोटोनिक ओरिगेमी’ तकनीक, कांच को चिप पर 3D आकार में मोड़ने में मिली सफलता
यरुशलम, 9 सितंबर, 2025 (टीपीएस-आईएल) — इज़रायल के वैज्ञानिकों ने एक अभूतपूर्व विधि विकसित की है, जिससे कांच की चादरों को सीधे चिप पर सूक्ष्म त्रि-आयामी (3D) संरचनाओं में मोड़ा जा सकता है। तेल अवीव विश्वविद्यालय ने मंगलवार को घोषणा की कि इस प्रक्रिया को ‘फोटोनिक ओरिगेमी’ कहा जाता है। यह तकनीक डेटा-प्रोसेसिंग, सेंसिंग और प्रायोगिक भौतिकी उपकरणों की नई पीढ़ियों का मार्ग प्रशस्त कर सकती है। यह कांच को पहले असंभव माने जाने वाले पैमाने पर अल्ट्रा-स्मूथ, उच्च-प्रदर्शन वाले ऑप्टिकल घटकों में आकार देने की अनुमति देती है।
तेल अवीव विश्वविद्यालय के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग स्कूल, फ़्लेशमैन फैकल्टी ऑफ इंजीनियरिंग में शोध का नेतृत्व करने वाले प्रोफेसर टैल कारमोन ने कहा, “मौजूदा 3D प्रिंटर खुरदरी 3D संरचनाएं बनाते हैं जो ऑप्टिकली समान नहीं होतीं और इसलिए उच्च-प्रदर्शन वाले ऑप्टिक्स के लिए उनका उपयोग नहीं किया जा सकता।” उन्होंने आगे कहा, “चीड़ के शंकु के शल्कों के बाहर की ओर मुड़कर बीज छोड़ने की नकल करते हुए, हमारी लेजर-प्रेरित तकनीक अल्ट्रा-पतली कांच की चादरों में सटीक मोड़ लाती है और इसका उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक पारदर्शी, अल्ट्रा-स्मूथ 3D माइक्रोफोटोनिक उपकरण बनाने के लिए किया जा सकता है।”
अध्ययन के अनुसार, टीम की लेजर-प्रेरित फोल्डिंग प्रक्रिया ने 3 मिलीमीटर लंबी और केवल 0.5 माइक्रोन मोटी कांच की संरचनाएं तैयार कीं – जो मानव बाल से लगभग 200 गुना पतली हैं। शोधकर्ताओं ने सफलतापूर्वक कांच को हेलिक्स के साथ-साथ अवतल और उत्तल दर्पणों में आकार दिया, जिससे सतहें इतनी चिकनी (एक नैनोमीटर से कम भिन्नता) प्राप्त हुईं कि प्रकाश बिना किसी विकृति के परावर्तित हुआ। यह निष्कर्ष सहकर्मी-समीक्षित पत्रिका Optica में प्रकाशित हुआ था।
कारमोन ने कहा, “जैसे बड़े 3D प्रिंटर लगभग कोई भी घरेलू वस्तु बना सकते हैं, वैसे ही फोटोनिक ओरिगेमी विभिन्न प्रकार के छोटे ऑप्टिकल उपकरण सक्षम कर सकती है।” उन्होंने आगे बताया, “उदाहरण के लिए, इसका उपयोग माइक्रो-ज़ूम लेंस बनाने के लिए किया जा सकता है जो अधिकांश स्मार्टफोन में उपयोग किए जाने वाले पांच अलग-अलग कैमरों को बदल सकते हैं, या माइक्रोफोटोनिक घटकों का निर्माण कर सकते हैं जो बिजली के बजाय प्रकाश का उपयोग करते हैं – हमारे कंप्यूटरों में पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स के तेज़, अधिक कुशल विकल्पों की ओर बदलाव को बढ़ावा देने में मदद करते हैं।”
यह खोज संयोग से हुई। कारमोन ने स्नातक छात्र मन्या मल्होत्रा से एक अदृश्य लेजर के कांच के टुकड़े पर लगने वाले स्थान की पहचान करने के लिए कहा, जब तक कि सामग्री चमक न जाए। चमकने के बजाय, कांच मुड़ गया।
कारमोन ने याद करते हुए कहा, “यह एक सरल लेकिन अप्रत्याशित क्षण था।” मल्होत्रा बाद में उस क्षेत्र की अग्रणी विशेषज्ञ बन गईं जिसे अब समूह ने फोटोनिक ओरिगेमी नाम दिया है।
मोड़ के पीछे का भौतिकी आश्चर्यजनक रूप से सुरुचिपूर्ण है। जब कांच की चादर के एक तरफ लेजर से गर्मी दी जाती है, तो वह क्षण भर के लिए पिघल जाती है। इसके बाद सतह का तनाव गुरुत्वाकर्षण से अधिक मजबूत हो जाता है, जिससे नरम कांच ठीक उसी जगह मुड़ जाता है जहाँ लेजर केंद्रित होता है।
तकनीक को व्यावहारिक सेटिंग्स में लागू करने के लिए, लैब इंजीनियर रोनेन बेन डेनियल ने सिलिकॉन चिप्स पर सिलिका कांच की पतली परतें बनाईं, जिन्हें कांच को मुक्त करने के लिए उकेरा गया था, जबकि छोटे सपोर्ट लगे रहे। कार्बन डाइऑक्साइड लेजर से पल्स का उपयोग करते हुए, टीम ने प्रदर्शित किया कि कांच की चादरों को एक मिलीसेकंड से भी कम समय में मोड़ा जा सकता है, जो 2 मीटर प्रति सेकंड की गति से 2,000 मीटर प्रति सेकंड वर्ग से अधिक त्वरण के साथ चलती हैं। कारमोन ने कहा, “माइक्रोस्कोप के नीचे मुड़ते हुए सिलिका को देखना रोमांचक था।” उन्होंने आगे कहा, “3D माइक्रोफोटोनिक वास्तुकला पर हमारा नियंत्रण का स्तर एक सुखद आश्चर्य था – खासकर यह देखते हुए कि यह केवल एक लेजर बीम पर केंद्रित एक साधारण सेटअप के साथ हासिल किया गया था।”
शोधकर्ताओं ने 10 माइक्रोन तक मोटी चादरों को समकोण से लेकर सर्पिल तक के आकारों में, 0.1 माइक्रोरेडियन की सटीकता के साथ मोड़ा। उनके सबसे प्रभावशाली प्रदर्शनों में से एक हल्के, मोड़ने योग्य कांच की मेज थी जिसके आधार में एक अवतल दर्पण बनाया गया था। ऑस्ट्रेलियाई राष्ट्रीय विश्वविद्यालय के पी.के. लैम के एक सैद्धांतिक प्रस्ताव से प्रेरित होकर, यह उपकरण सैद्धांतिक रूप से बहुत छोटे पैमानों पर न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण से संभावित विचलन की जांच के लिए ऑप्टिकली उत्तोलित किया जा सकता है – ऐसे प्रयोग जो डार्क मैटर जैसी ब्रह्मांडीय पहेलियों पर प्रकाश डाल सकते हैं।
संभावित अनुप्रयोग व्यापक हैं। फोटोनिक ओरिगेमी माइक्रो-ज़ूम लेंस बना सकती है जो अधिकांश फोन में पाए जाने वाले कई फिक्स्ड-फोकस लेंसों को बदल सकते हैं। वाइड, स्टैंडर्ड और टेलीफोटो शॉट्स के लिए पांच अलग-अलग कैमरों का उपयोग करने के बजाय, एक एकल मुड़ा हुआ कांच ढांचा उन सभी कार्यों को कर सकता है।
छोटे, उच्च-प्रदर्शन वाले ऑप्टिकल उपकरणों को चिकित्सा निदान, पर्यावरण निगरानी और औद्योगिक संवेदन के लिए चिप्स में एकीकृत किया जा सकता है, जहाँ आकार और सटीकता महत्वपूर्ण हैं। फोटोनिक ओरिगेमी द्वारा बनाए गए अल्ट्रा-स्मूथ माइक्रो-मिरर और वेवगाइड फाइबर-ऑप्टिक नेटवर्क में सुधार कर सकते हैं, जिससे चिप्स पर अधिक कॉम्पैक्ट, कुशल डेटा रूटिंग की अनुमति मिलती है।
ऑप्टिकल कंप्यूटिंग के क्षेत्र में, अल्ट्रा-स्मूथ कांच को सटीक 3D घटकों में मोड़ना माइक्रोफोटोनिक सर्किट बनाने में मदद कर सकता है जो बिजली के बजाय प्रकाश का उपयोग करते हैं, जिससे सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स की तुलना में तेज़ और अधिक कुशल डेटा प्रोसेसिंग का समर्थन होता है।
फोल्डेबल ऑप्टिक्स को उपग्रहों, ड्रोन या अन्य प्रणालियों में भी एकीकृत किया जा सकता है जहाँ आकार, वजन और स्थायित्व महत्वपूर्ण हैं।
कारमोन ने कहा, “उच्च-प्रदर्शन, 3D माइक्रोफोटोनिक्स का पहले प्रदर्शन नहीं किया गया था।” उन्होंने आगे कहा, “यह नई तकनीक सिलिका फोटोनिक्स – प्रकाश को निर्देशित करने और नियंत्रित करने के लिए कांच का उपयोग करना – को तीसरे आयाम में लाती है, जिससे उच्च-प्रदर्शन, एकीकृत ऑप्टिकल उपकरणों के लिए पूरी तरह से नई संभावनाएं खुलती हैं।
