লেজার “খোদাই” হীরা: আলোর সাহায্যে কঠিনতম পদার্থকেও জয় করা
হীরাহীরা প্রকৃতির সবচেয়ে কঠিন পদার্থ, কিন্তু এটি শুধু গহনার জন্যই ব্যবহৃত হয় না। এই পদার্থের তাপ পরিবাহিতা তামার চেয়ে পাঁচ গুণ বেশি, এটি প্রচণ্ড তাপ ও বিকিরণ সহ্য করতে পারে, আলো সঞ্চালন করতে পারে, তাপ নিরোধক হিসেবে কাজ করে এবং এমনকি একে অর্ধপরিবাহীতেও রূপান্তরিত করা যায়। তবে, এই “অসাধারণ ক্ষমতাগুলোই” হীরাকে প্রক্রিয়াজাত করার জন্য “সবচেয়ে কঠিন” পদার্থে পরিণত করেছে – প্রচলিত যন্ত্রপাতি দিয়ে হয় একে কাটা যায় না অথবা কাটলে ফাটল ধরে। লেজার প্রযুক্তির আবির্ভাবের পরেই মানুষ অবশেষে এই “পদার্থের রাজাকে” জয় করার চাবিকাঠি খুঁজে পায়।
লেজার কেন হীরা ‘কাটতে’ পারে?
কাগজে আগুন ধরানোর জন্য সূর্যালোককে কেন্দ্রীভূত করতে একটি বিবর্ধক কাচ ব্যবহারের কথা কল্পনা করুন। হীরার লেজার প্রক্রিয়াকরণের নীতিটিও একই রকম, তবে আরও সুনির্দিষ্ট। যখন একটি উচ্চ-শক্তির লেজার রশ্মি হীরার উপর আপতিত হয়, তখন একটি আণুবীক্ষণিক “কার্বন পরমাণুর রূপান্তর” ঘটে:
১. হীরা গ্রাফাইটে পরিণত হয়: লেজার শক্তি হীরার পৃষ্ঠের গঠন (sp³) পরিবর্তন করে নরম গ্রাফাইটে (sp²) পরিণত করে, ঠিক যেমন একটি হীরা তাৎক্ষণিকভাবে “ক্ষয়প্রাপ্ত” হয়ে পেন্সিলের সিসা হয়ে যায়।
২. গ্রাফাইট “বাষ্পীভূত” হয়: গ্রাফাইটের স্তর উচ্চ তাপমাত্রায় ঊর্ধ্বপাতিত হয় অথবা অক্সিজেন দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, যা সুনির্দিষ্ট প্রক্রিয়াজাতকরণের চিহ্ন রেখে যায়। ৩. মূল অগ্রগতি: ত্রুটি। তত্ত্বগতভাবে, নিখুঁত হীরা শুধুমাত্র অতিবেগুনি লেজার (তরঙ্গদৈর্ঘ্য <২২৯ nm) দ্বারা প্রক্রিয়াজাত করা যায়, কিন্তু বাস্তবে, কৃত্রিম হীরাতে সর্বদা ক্ষুদ্র ত্রুটি (যেমন অশুদ্ধি এবং কণার সীমানা) থাকে। এই ত্রুটিগুলো “ছিদ্রের” মতো, যা সাধারণ সবুজ আলো (৫৩২ nm) বা ইনফ্রারেড লেজার (১০৬৪ nm) শোষণ করতে দেয়। বিজ্ঞানীরা এমনকি ত্রুটির বিন্যাস নিয়ন্ত্রণ করে হীরার উপর একটি নির্দিষ্ট নকশা খোদাই করার জন্য লেজারকে “নির্দেশ” দিতে পারেন।
লেজার টাইপ: “ফার্নেস” থেকে “আইস নাইফ”-এ বিবর্তন
লেজার প্রক্রিয়াকরণ কম্পিউটার নিউমেরিক্যাল কন্ট্রোল সিস্টেম, উন্নত অপটিক্যাল সিস্টেম এবং উচ্চ-নির্ভুল ও স্বয়ংক্রিয় ওয়ার্কপিস পজিশনিং-এর সমন্বয়ে একটি গবেষণা ও উৎপাদন প্রক্রিয়াকরণ কেন্দ্র গঠন করে। হীরা প্রক্রিয়াকরণে প্রয়োগ করা হলে, এটি দক্ষ ও উচ্চ-নির্ভুল প্রক্রিয়াকরণ অর্জন করতে পারে।
১. মাইক্রোসেকেন্ড লেজার প্রসেসিং: মাইক্রোসেকেন্ড লেজারের পালস প্রস্থ প্রশস্ত এবং এটি সাধারণত স্থূল প্রক্রিয়াকরণের জন্য উপযুক্ত। মোড লকিং প্রযুক্তির আবির্ভাবের আগে, লেজার পালসগুলো বেশিরভাগই মাইক্রোসেকেন্ড এবং ন্যানোসেকেন্ড পরিসরের মধ্যে ছিল। বর্তমানে, মাইক্রোসেকেন্ড লেজার দিয়ে সরাসরি হীরা প্রক্রিয়াকরণের উপর খুব কম প্রতিবেদন রয়েছে, এবং সেগুলোর বেশিরভাগই ব্যাক-এন্ড প্রসেসিং অ্যাপ্লিকেশন ক্ষেত্রের উপর আলোকপাত করে।
২. ন্যানোসেকেন্ড লেজার প্রক্রিয়াকরণ: ন্যানোসেকেন্ড লেজার বর্তমানে বাজারের একটি বড় অংশ দখল করে আছে এবং এর ভালো স্থিতিশীলতা, কম খরচ ও স্বল্প প্রক্রিয়াকরণ সময়ের মতো সুবিধা রয়েছে। এগুলো প্রাতিষ্ঠানিক উৎপাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তবে, ন্যানোসেকেন্ড লেজার অ্যাবলেশন প্রক্রিয়াটি নমুনার জন্য তাপীয়ভাবে ধ্বংসাত্মক, এবং এর স্থূল প্রকাশ হলো এই প্রক্রিয়াকরণে একটি বড় তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল তৈরি হয়।
৩. পিকোসেকেন্ড লেজার প্রসেসিং হলো ন্যানোসেকেন্ড লেজার থার্মাল ইকুইলিব্রিয়াম অ্যাবলেশন এবং ফেমটোসেকেন্ড লেজার কোল্ড প্রসেসিং-এর মধ্যবর্তী একটি প্রক্রিয়া। এতে পালসের স্থায়িত্বকাল উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করা হয়, যা তাপ-প্রভাবিত অঞ্চলের কারণে সৃষ্ট ক্ষতিকে ব্যাপকভাবে কমিয়ে দেয়।
৪. ফেমটোসেকেন্ড লেজার প্রক্রিয়াকরণ: অতি দ্রুতগতির লেজার প্রযুক্তি হীরার সূক্ষ্ম প্রক্রিয়াকরণের সুযোগ নিয়ে আসে, কিন্তু ফেমটোসেকেন্ড লেজারের উচ্চ মূল্য এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতির অগ্রগতিকে সীমিত করে। বর্তমানে, এ সংক্রান্ত অধিকাংশ গবেষণা পরীক্ষাগার পর্যায়েই রয়ে গেছে।
উপসংহার
‘কাটা’র অক্ষমতা থেকে ‘ইচ্ছামতো খোদাই’ করার পর্যায়ে, লেজার প্রযুক্তি নিয়ে এসেছেহীরা এটি আর পরীক্ষাগারে বন্দী কোনো ‘ফুলদানি’ নয়। প্রযুক্তির পুনরাবৃত্তির সাথে ভবিষ্যতে আমরা হয়তো দেখতে পাব: মোবাইল ফোনে তাপ বিকিরণকারী ডায়মন্ড চিপ, তথ্য সংরক্ষণের জন্য ডায়মন্ড ব্যবহারকারী কোয়ান্টাম কম্পিউটার, এমনকি মানবদেহে প্রতিস্থাপিত ডায়মন্ড বায়োসেন্সর… আলো ও ডায়মন্ডের এই নৃত্য আমাদের জীবনকে বদলে দিচ্ছে।