सुभ्रो भट्टाचार्जी, इंटरनेशनल सेंटर फॉर थियोरेटिकल साइंसेज, बेंगलुरु में एसोसिएट प्रोफेसर और स्वर्णजयंती फेलोशिप 2020-2021 के प्राप्तकर्ता, का उद्देश्य क्वांटम सामग्री के इस नए और अज्ञात सीमा का पता लगाना है। वह क्वांटम सिस्टम में उपन्यास गुणों की अधिकता को समझने के लिए एक सामान्यीकृत प्रतिमान प्रदान करने के लिए काम कर रहा है, जैसे कि इन सामग्रियों के अंदर कई इंटरेक्टिंग इलेक्ट्रॉनों के सामूहिक व्यवहार को पदार्थ के इलेक्ट्रॉनिक चरण कहा जाता है। वे क्वांटम यांत्रिकी के सूक्ष्म अंतःक्रिया और सामग्री के अंदर इलेक्ट्रॉनों के बीच बातचीत के कारण चुंबक, अर्धचालक और सुपरकंडक्टर्स को जन्म देते हैं।
इस तरह के चरणों के बारे में बहुत कम जानकारी है, भले ही वे क्वांटम पदार्थ के कुछ सबसे नवीन और तकनीकी रूप से उपयोगी रूपों के लिए मूल चरण बनाते हैं। ऐसे सामूहिक इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार को समझना हमारे समय की सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक है और भविष्य की प्रौद्योगिकियों की कुंजी है। इसकी उल्लेखनीय सफलता के बावजूद, इस तरह की क्वांटम सामग्री के सामूहिक इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार का वर्णन करने के लिए वर्तमान सैद्धांतिक ढांचे की गंभीर सीमाएं हैं और उपरोक्त परस्पर क्रिया को पकड़ने के लिए मौलिक रूप से नए विचारों की आवश्यकता है। यह समझ आज उनकी क्वांटम प्रकृति के आधार पर उन्नत भौतिक गुणों का दोहन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
प्रो. भट्टाचार्जी का शोध इस तरह के क्वांटम सिस्टम में उपन्यास इलेक्ट्रॉनिक गुणों की अधिकता को समझने के लिए एक सामान्यीकृत प्रतिमान प्रदान करने में मदद करता है। केंद्रीय प्रश्न सरल चुम्बकों, धातुओं/अर्धचालकों और अतिचालकों से परे सामग्री में अब तक अज्ञात सामूहिक इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार की सैद्धांतिक समझ विकसित करने से संबंधित है।
क्वांटम उलझाव नामक एक विचित्र घटना को हमारे आस-पास की कई उम्मीदवार सामग्री में पदार्थ के इन इलेक्ट्रॉनिक चरणों को स्थिर करने में केंद्रीय भूमिका निभाने के लिए पाया गया है। हमारे दैनिक अनुभव की तुलना में क्वांटम उलझाव की एक उल्लेखनीय प्रति-सहज संपत्ति इसकी गैर-स्थानीय प्रकृति है। यह सटीक पहलू है जो इलेक्ट्रॉनों में नए सामूहिक व्यवहारों को उभरने की अनुमति देता है। नतीजे चौंकाने वाले हैं। यह अन्य बातों के अलावा, तकनीकी रूप से महत्वपूर्ण सतह धातुओं को अन्यथा थोक इलेक्ट्रिक इंसुलेटर में ले जा सकता है या कंप्यूटिंग बिट्स के क्वांटम एनालॉग्स बनाने में मदद कर सकता है।
इलेक्ट्रॉनों के संभावित नए “क्वांटम ऑर्डर किए गए” चरणों और उनके वर्गीकरण के साथ-साथ नई सामग्रियों की अधिकता के लिए उनकी प्रासंगिकता पर ध्यान केंद्रित करने वाली खुली सीमाएं, प्रोफेसर भट्टाचार्य के शोध हितों के केंद्र में हैं। उनके काम का उद्देश्य इन सामग्रियों के अंदर कई इलेक्ट्रॉनों के गुणों और उनके व्यवहार को नियंत्रित करने वाले नए उभरते सिद्धांतों की व्यापक सैद्धांतिक समझ प्राप्त करना है। फिजिकल रिव्यू में प्रकाशित उनके पहले के अध्ययनों ने क्वांटम सामग्री के विभिन्न पहलुओं जैसे पदार्थ के टोपोलॉजिकल चरणों और उनके उत्तेजनाओं के साथ-साथ दानेदार ठोस पदार्थों में आकस्मिक विद्युत चुंबकत्व का अध्ययन किया।
सामूहिक रूप से, ये प्रयास नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं और हमारे आस-पास की प्रकृति के उपन्यास बुनियादी गुणों की हमारी समझ की दिशा में एक कदम आगे बढ़ते हैं और भविष्य की प्रौद्योगिकियों का आधार प्रदान करते हैं।
भारत सरकार के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग द्वारा स्थापित स्वर्णजयंती फैलोशिप के समर्थन से अनुसंधान का उद्देश्य अजीब धातुओं के विभिन्न पहलुओं की नियंत्रित समझ प्रदान करना है। उनके अनुसार, “यह शोध इन चरणों के सिद्धांत और प्रयोगों के बीच की खाई को पाटने में मदद करेगा और क्वांटम यांत्रिकी की गैर-तुच्छ भूमिका में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करेगा जो इन अजीब धातुओं में इलेक्ट्रॉनों के सहसंबद्ध व्यवहार को आकार देता है।