हमने CNTs के निर्माण हेतु IR हीटिंग का उपयोग क्यों किया?
जब कार्बन नैनोट्यूब बनाए जाते हैं, तो सब कुछ तापमान पर ही निर्भर है। यदि तापमान नियंत्रण ठीक से न हो, तो उत्प्रेरक सक्रिय नहीं हो पाता, और कार्बन निक्षेपण प्रक्रिया विफल हो जाती है। बस इतना ही।
लंबे समय तक, सभी लोग पारंपरिक रेजिस्टिव फर्नेसों का ही उपयोग करते रहे। लेकिन ऐसे फर्नेस वास्तव में बड़े ओवन ही हैं; ऐसे ओवनों में अनावश्यक रूप से बहुत ऊर्जा खर्च होती है। इसलिए हमने उनके बजाय शॉर्टवेव इन्फ्रारेड (IR) सिस्टमों का उपयोग करने का निर्णय लिया।
गति ही सब कुछ है।
आपके नैनोट्यूबों की गुणवत्ता, तापमान बढ़ने की गति पर ही निर्भर है। IR लैंपों के द्वारा उत्पन्न ऊष्मा सीधे ही लक्ष्य तक पहुँचती है। हमने ऐसे सिस्टमों को उच्च ऊर्जा घनत्व हेतु विकसित किया है; इससे हम कुछ ही सेकंडों में ही वांछित तापमान तक पहुँच जाते हैं। यह पूरी प्रक्रिया को तेज़ बना देता है, एवं प्रति वेफर पर खर्च होने वाली ऊर्जा भी कम हो जाती है।
सही तरंगदैर्घ्य का चयन
हम ऊर्जा को शॉर्टवेव स्पेक्ट्रम में ही रखने हेतु क्वार्ट्ज-हैलोजन तकनीक का उपयोग करते हैं। क्यों? क्योंकि शॉर्टवेव IR ऊर्जा सीधे ही सब्सट्रेट में जाती है। लंबवेव ऊष्मा तो सतह पर ही रह जाती है। इससे उत्प्रेरक पर्त पर्याप्त रूप से गर्म हो जाती है, बिना कि पूरा रिएक्टर ही ओवन बन जाए। कभी-कभी हम कोटेड क्वार्ट्ज का उपयोग करके उत्सर्जन को और बेहतर बनाते हैं। इसके लिए थोड़ा अधिक खर्च होता है, एवं सतह को खरोंचने से भी बचना होता है… लेकिन सटीकता हेतु यह आवश्यक है।
वास्तविक दुनिया में चुनौतियाँ
यह सब इतना आसान नहीं है। आपको अपनी शील्डिंग प्रणाली पर फिर से विचार करना होगा। क्योंकि IR लैंपों से बहुत तेज़ ऊष्मा उत्पन्न होती है, इसलिए आपकी कूलिंग सिस्टमें भी उतनी ही मजबूत होनी चाहिए। यदि कूलिंग पर्याप्त न हो, तो तापमान में अस्थिरता आ जाती है… और यहीं से समस्याएँ शुरू हो जाती हैं।
लेकिन जब यह सब ठीक हो जाता है, तो ऐसे सिस्टम आसानी से मौजूदा उत्पादन लाइनों में भी उपयोग में आ सकते हैं। ऐसे में “सोक टाइम” नामक अनावश्यक समय भी बच जाता है… वह समय जब हमें बड़े ओवनों के गर्म होने का इंतज़ार करना पड़ता है।
यह तो बस बुनियादी भौतिकी ही है… कम ऊर्जा खर्च होने से कारखाना भी अधिक स्वच्छ एवं पर्यावरण-अनुकूल बन जाता है।