· ŞUBE Giriş Sayfası

 ANKARA ŞUBE

 
Şube Kapsamındaki İller:

 AFYONKARAHİSAR   ANKARA   ÇANKIRI   ERZİNCAN   ERZURUM   KASTAMONU   KAYSERİ   KIRŞEHİR   KONYA   NEVŞEHİR   SİVAS   TOKAT   YOZGAT   AKSARAY   KIRIKKALE 
 

EMO Ankara Şubesi
Haber Bülteni
SAYI: 2023.4

Tüm Sayılar

YAZILI BASINDA ODAMIZ

 
EMO'nun Eskişehir'de 12. Elektrik, Elektronik, Bilgisayar, Biyomedikal Mühendisliği Ulusal Kongresi ve Fuarı kapsamında 'Nanoteknoloji Paneli' düzenlendi. Yöneticiliğini EMO Yönetim Kurulu Başkanı Kemal Ulusaler'in yaptığı panele Bilkent Üniversitesi Fizik Bölümü Nanoteknoloji Araştırma Merkezi'nden (NANOTAM) Evren Mutlugün, ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Dr. Hande Üstünel ve Osmangazi Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Vural Bütün konuşmacı olarak katıldı.
 

Panelin açılışını yapan EMO Yönetim Kumlu Başkanı Kemal Ulusaler, düzenlenen Nanoteknoloji Paneli ile konusunda derinlemesine bilgi sahibi olanların yanında, bu teknoloji ile ilgili herhangi bir bilgiye sahip olmayanların da katılımını sağlamayı amaçladıklarını belirtti. Dünyanın nanoteknolojiyi yeni bir sanayi devrimi olarak nitelediğini belirten Ulusaler, "Kuantum teknolojileri olarak belirtebileceğimiz bu ileri teknolojileri günümüz endüstrisi içinde elektronik, fizik, kimya, tekstil, uzay, iletişim, genetik, tarım, biyoloji gibi birçok disiplini etkilemiş, yeni kavramların gelişmesine yol açacak ve çeşitli bilim dallarına ait ürünleri laboratuar ortamında çıkararak seri üretme geçilmesine  katkı sağlayacaktır" dedi.

Nanoteknoloji konusuna ışık tutan bu paneldeki konuşmaların geniş bir özetini sunuyoruz.

Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi Fizik (NANOTAM) Bölümü Öğretim Elemanı Evren Mutlugün:

Nanoteknoloji pazarı 2008‘de 30 milyar doları bulacak

Nanoteknolojiyi  geleceğin teknolojisi ve geleceğin iş alanı olarak nitelemek mümkün. Sanayi devrimlerine baktığımızda zaman içinde metreden mikrometreye uzanan bir gelişme görmekteyiz. Şu an için bir mikrometrenin binde biri olan nanometre boyutunu tartışıyoruz. Nano, Yunanca cüce anlamına geliyor. Bir saç telinin yüz bin nanometre, alyuvarların birkaç bin nanometre,DNA‘nın kalınlığının ise birkaç nanometre olduğunu düşündüğümüz zaman bahsedilen boyutları ve teknolojiyi kavrayabiliriz. Bu küçük boyutlardaki gelişmeler gerek elektronik endüstrisinde gerekse bilgisayar teknolojileri alanında fabrikasyona yönelik uygulamalar yönünden önemli katkılar sağladı. Nanoteknoloji sayesinde yeni özelliklerin görüldüğü yapılar işlevsel kullanılarak yeni aygıt ve sistemler çalışılmaya başlandı. Nanoteknolojinin önemine dikkat çekmek için bilgi depolama örnek olarak verilebilir. Dünyada her yıl on milyar kere milyar bit bilgi yaratılmaktadır. Bu bilgileri depolamak için gerekli olan CD‘ler  üst üste konulduğunda 1000 kilometrelik bir sütun elde edilir. Oysa aynı bilgileri bilgileri nanoteknoloji sayesinde bir kesme şeker boyutunda depolamak mümkün görülmektedir. Sadece bilgisayar ve elektronik teknolojisi değil; enerji, kimya kozmetik, tekstil, gıda gibi birçok endüstride nanoteknoloji ürünlerini görmek mümkündür. 2008 yılı itibariyle dünyada bu ürünlerden beklenen market yaklaşık 30 milyar dolar seviyesindedir. Bu rakamın 2015 yılı itibariyle 1 trilyon dolara çıkacağı düşünülüyor.

Bilkent Üniversitesi‘nde nanoteknoloji alanındaki çalışmalarımı Bilkent Üniversitesi Fizik ve Elektrik Elekronik Bölümü Öğretim Üyesi Yrd. Doç Dr Hilmi Volkan Demirin araştırma grubunda sürdürmekteyim. Grubumuz olarak araştırma çalışmalarımızı Bilkent Üniversitesi İleri Araştırma Laboratuarı ve Nanoteknoloji Araştırma Merkezi‘nde (NANOTAM) yürütüyoruz.

Genel olarak amacımız inovasyon içeren, çip üzerinde nanofotonik, elektronik, mekanik aygıtları ve sensörleri icat etmek ve geliştirmektir. Tema olarak benimsediğimiz, aygıt mimarilerinde nano yapıları anahtarlama. hesaplama, iletisini, algılama gibi uygulamalar için fonksiyonel bir şekilde kullanmaktır. Araştırma içeriğimiz ise malzeme boyutundan tasarımına, teorik modellemesine, fabrikasyonuna, deneysel karakterizasyon ve sistem uygulamasına kadar bir gelişim gösteriyor. Araştırma grubumuzda yer alan birçok projeden yalnızca birkaç örnek ile çalışmalarımızdan bahsetmek istiyorum.

Nanofotonik aygıtlar konusundaki çalışmalarımız konusundaki çalışmalarımız içinde nanokristal temelli melez aygıtlar  (bunlar foto algılama ve fotovoltaik iyileştirme için sintilatörler, ayarlanabilir beyaz ışık, lokal plazmon katkılı foto ışıma artışı çalışmaları), bununla beraber görünür LED‘ler, morötesi ve görünür kuvantum elektrosoğrulma modülatörü, fotokatalitik metaloksit nano parçacıklar bulunmaktadır.

Nanokristaller binlerce atomun kristal yapıda birleşiminde oluşan sıfır boyutlu yapılardır. Kuantum noktacıkları olarak da adlandırılan bu yapıların optik özellikleri boyut bağımlıdır. Dolayısıyla elektronik geçişlerde enerji tayfı ve optik geçiş ihtimallerinde boyut bağımlılıkları ve buna bağlı olarak yenilikçi optoelektronik uygulamalar onaya çıkmaktadır.

Grubumuzda yürüttüğümüz, ‘foto algılama için nanokristal sintilatörler‘ çalışmamız silisyumun optik duyarlılığının mor ötesi bölgede iyileştirilmesine yönelik bir çözüm sunmaktadır. Nanokristallerin silisyum tabanına melezleştirilmesi ile var olan silisyum tabanlı foto algılayıcıların morötesi ışığa duyarlılığında artış ve CCD kameralarda morötesi görüntüleme için gelecek vaadeden sonuçlar elde edilmiştir. Bunun yanında tüm dünyada oldukça önem kazanan beyaz ışık konusunda grup üyelerimizin çalışmaları ile farklı boyutlardaki nanokristallerin kombinasyonları kullanılarak renk özellikleri ayarlanabilir beyaz ışık elde edilmiş ve bu çalışma "Nanotechnology" dergisinde kapak sayfasından duyurulmuştur.

Nanokristalli melez aygıt performansı ile yakın ilgili olarak bir çalışmamızda; metal adacık yöntemi ile nanokristallerin ışımalarında artış, ışıma dalga boyunun kayması ve yarı yükseklikteki tam genişlikte daralma gerçekleştirildi.

Silisyum tabanlı mikroelektroniğin elektriksel bağlantı sınırını ortadan kaldırmak üzere optik saat enjeksiyonu için gerçekleştirilen mavi elektrosoğurma modülatörü ile mavi renkte en güçlü elektro-soğrulma elde edilmiştir. Bununla beraber üniversite-endüstri işbirliği çerçevesinde endüstri partnerimiz DYO ile de kendi kendini temizleyen fotokatalitik metaloksit nanoparçacıklar üzerine çalışmaktayız.

Günümüz dünyasında nanoteknolojinin modern insan yaşamını daha önceki sanayi devrimlerinden daha fazla etkileyeceği bekleniyor ve gelişmiş ülkelerin de bu bağlamda nanoteknoloji konusunda atağa kalktıklarını görebiliyoruz. Bu doğrultuda biz de Bilkent Üniversitesi‘ndeki grubumuzda Yrd. Doç. Dr. Hilmi Volkan Demir önderliğinde nanoteknoloji alanında birçok proje ile çalışmalarımızı sürdürmekteyiz.

ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim üyesi Dr. Hande Üstünel:

Hidrojen depolaması nano sistemlerden yararlanılarak sağlanabilir

Nanoteknoloji konusunda teorisyen konumundayım. Konunun teknoloji evresinde birebir çalışmıyorum. Çalışma alanım, kendi içerisinde önemli olduğunu düşündüğüm modellemeler üzerine araştırmalar yapmak. Doktoramı da modelleme üzerine yaptım. Nanoteknoloji okullarımızın ders planları içinde yer alan bir konu ya da bölüm olmamasına rağmen okullarımızda genellikle disiplinler arası bir konu olarak çalışılıyor. Fizikte nanoteknoloji konusunda araştırma yapan bilim adamları daha çok katı halciler arasından çıkıyor. Bahsetmek istediğim konu; bir teorisyenin nanoteknoloji ile ilgili neler yapabileceği üzerine olacak.

Öncelikle katı hal fiziği dediğimiz kavramın diğer fizik dallarından ne gibi bir farkı var sorusunu irdelemeye çalışalım. En çok duyduğumuz ve en eski fizik dallarından biri atom ve molekül fiziğidir.

Uzayda belirli bir bölgede lokalize olmuş bir potansiyel ve bu potansiyele bağlı olarak kuantum dalga fonksiyonları bulunur. Dalga fonksiyonu olarak ifade etliğimiz şey nanoteknoloji açısından da çok önemlidir. Çünkü kuantum mekaniğinde bir elektronun ya da kuantum mekaniğindeki elektronik parçacığın uzayda bir yerde bulunma olasılığını veren yapıya dalga fonksiyonu denir. Katı halde yaptığımız şey, bu atomları üç boyutlu olarak yan yana ekleyerek çeşitli kristaller oluşturmak.

Dolayısıyla sistemi  periyodik hale dönüştürmek. Bu sistemler çok büyük sistemler. Modelleme açısından biz bu sistemleri sonsuz olarak ele alıyoruz. Önemli olan sonsuz bir sistem olarak ele aldıktan sonra sonlu kaynaklar ile bu sonsuz sistem üzerinden nasıl bir çalışma gerçekleştirileceğidir. Bu durumda sistemin periyodikliğinden faydalanan bir çalışma gerçekleştiriyoruz. Yani bu sistem sonsuz olmasına karşın periyodik olduğu için her yanı birbiri ile aynı. Dolayısıyla sistemin küçük bir alt birimini çalışıp, bunu da bütün sisteme ötelerseniz tüm sistem hakkında bilginiz olmuş olur. İşte katı hal metodlarının diğer fizik dallarında kullanılan metotlardan tek farkı sistemin periyodikliğinden faydalanarak birtakım yeni metotlar geliştirmesidir.

Katı hal olarak ifade ettiğimiz şeyin ille de üç boyutlu olması gerekmiyor. Nanoteknolojide katı hal metotlarının iki ve tek boyuta uygulamalar] sıkça kullanılmaktadır.

Son zamanlarda çok popüler olmuş, nanoteknoloji konusu içinde de yer alan ‘grafin‘ hakkında bilgi vermek istiyorum. Grafin çok eski dönemlerden bu yana bilinmesine karşın, deneysel izolasyonu ancak geçen sene yapılabildi. Ve o dönemden beri gerek devre elemanı,

gerek sensör ve gerekse diğer teknolojik yapılarda kullanılmak üzere yararlanılan son derece popüler bir malzeme oldu.

Herhangi bir katı cisme baktığınızda onun özelliklerini belirleyen bir kaç temel konu vardır. Bunlardan birincisi o sistemin elektronik özellikleridir. Bir sistemi diğer sistemden ayıran en önemli şey ele elektronların enerji seviyelerine göre nasıl dağıldıkları, nasıl dizildikleridir. Eğer enerji seviyelerinin dağılımlarında boşluk varsa bu tip sistemlere yarı iletken deniyor. Eğer herhangi bir boşluk yoksa da buna metal deniyor. İşte teorisyenlerin en fazla çalıştığı konulardan biri de budur. Acaba verilen bir sistem metal midir, yoksa yarı iletken midir?

Bu sistemi bir devre elemanı olarak kullanmak istiyorsanız, çok fazla önem kazanıyor.

Bunların dışında yine elektronlardan kaynaklanan maddenin manyetik özellikleri var. Bu da yine maliyettik bellek tasarlanması açısından çok gerekli bir özellik. Bu sistemlerin elektronlarının taşıdığı bir kuantum rakamından ileri geliyor. Çok kabaca anlatmak gerekirse bu; elektronun kendi etrafında ne tarafa döndüğü ile alakalı bir durumdur. Sistemler bu özelliklerine göre paramanyetik, ferromanyetik, anti ferromanyetik olarak ayrılıyor.

Sistemin bir de mekanik özellikleri var. Mekanik özelliklerine; elastik sabitler, salınım frekansları ve k sistemin atomlarının koordine hareli ketinden meydana gelen fononlar  giriyor. Elastik sabitler çok önemli.

Nanoteknolojide önemli bir yere sahip olan tüplerin elastik sabitlerinin bir hayli yüksek olduğu biliniyor. Öyle ki nanotüplerin elmastan bile daha sağlam olduğu söyleniyor. Bunun da çeşitli aşamalarda nasıl uygulanabileceğini düşünebilirsiniz. O yüzden sistemlerin mekanik özellikleri de en az elektronik ve manyetik özellikleri kadar önemlidir.

Nanoteknoloji dediğimizde artık sistemleri sonsuz olmaktan çıkarıyoruz. Tam aksine çok çok küçültüyoruz. O kadar küçülttüğümüz için bir sistemin katı halindeki özelliklerini gözlemlemeyi beklemiyoruz. İşte modellemenin de devreye girdiği yer burasıdır. Yani bir sistemi küçülttüğümüz zaman o sistemin özelliklerinde ne gibi değişiklikler olacağının gözlenmesi ve elektronik, mekanik ve manyetik özelliklerinden faydalınılması sonucunda aklınıza gelebilecek her konuda, her bilimsel alanda çeşitli aygıtlar yapılabilir. Nanoteknoloji şu an aygıt teknolojisine hizmet etmektedir.

İfade ettiğimiz gibi cihazlar küçüldükçe sistemdeki kuantum etkileri artıyor. Neredeyse atom boyutuna geldiğiniz için sistemdeki kuantum etkilerini daha fazla görmeye başlıyorsunuz. Bununla birlikte yüzey etkileri de artıyor. Bu nedenle katı halde metal olan bir maddenin bu yüzey etkileri yüzünden Göçülünce yan iletken olduğunu gözlemleyebiliyorsunuz. Aynı şekilde bunun tam tersi durumlar da görülebiliyor. Elektronik özellikleri değişebiliyor. Bu noktada bize düşen  görev cihazların teorik limitlerini hesaplamak. Yani hangi sistemin hangi şartlar altında ne kadar iyi çalışacağını çeşitli modeller kullanarak görebiliriz.

Önemli konulardan bir tanesi de cihazın tasarımıdır. Teorik olarak bir cihazı tasarlamak mümkündür, fakat laboratuarda çıkacak uyumsuzlukları öngörmek çok zordur. Bu nedenle tasarım aşamasındaki cihazları bir model çerçevesinde incelemek bir deneyciye hem maddi açıdan hem de zaman açısından önemli avantajlar sağlar.

Nanoteknolojide modelleme deneyden ayrı düşünüldüğünde istenilen katkıyı sağlamaz. Çünkü teknoloji uygulamaya yöneliktir.

Dolayısıyla bu teknoloji içerisinde çalışan bir modellemeciyseniz ya deneyden ilham almak ya da deneyin önünü açmak durumundasınız.

Yapılan modellemeler üzerine bilgi vermek gerekirse, ilk vereceğim örnek hidrojen depolama olur.

Hidrojen depolama üzerine hem Bilkent hem de ODTÜ‘de yoğun şekilde çalışılıyor. Hidrojen depolamaya bu kadar fazla önem verilmesinin nedeni hidrojenin en temiz enerji kaynağı olması. Hidrojenin depolaması zor ve maliyetli olduğundan son dönemlerde nano sistemlerden yaralanılarak depolama imkanı yaratılmaya çalışılıyor. Karbonlu sistemlere titanyum bağladığınızda hidrojenle aralarında çok değişik bir etkileşim olduğunu görüyorsunuz. Hidrojen depolama açısından ideal bir sistemde hidrojen moleküllerinin sisteme ne çok güçlü ne de çok zayıf bir bağla bağlanmaması gerekiyor. İşte bu nedenle bunu ayarlayacak sistemler düşünülmüş ve karbon ve titanyumlu nano sitemler üzerinde çalışılmaya başlanmış. Ve elde edilen sonuçlar istenilen sonuçlara çok yakın.

İkinci vermek istediğim örnek nanoteller. Nanoteller teknolojide sonsuz kullanım alanına sahiptirler. Devre elemanı ya da transistor olarak kullanılabiliyor. Ayrıca son dönemlerde manyetik depolama alanında kullanıldığı gibi optik ve tıbbi uygulamalarda da yaralanılabiliyor. Biraz olsun nanoteknoloji ile ilgilendiyseniz duyacağınız bir sistem daha var bu da nanotüp. Nanotüpler grafinin bir silindir şeklinde yuvarlanmasında elde ediliyor. Grafini yuvarladığınız açıya göre bu nanotüpler metal ya da yarı iletken özellik taşıyabiliyorlar. Onların nasıl oluştuğu kontrol edilebilirse kullanım alanı açısından çok önemli bir potansiyele sahip oldukları tartışılmaz bir gerçektir. Fakat nanotüp elde etmek çok kolay olduğu gibi kontrollü bir nanotüp elde etmek ise çok zor. Şu ana kadar elde edilmesi başarılamadı. Ama nanotel elde etmek mümkün.

Nanoteli içi dolu bir nanotüp şeklinde düşünebilirsiniz. Tabii içinin dolu olması nedeniyle nanoteli üretmek çok daha kolay. Nanotüpü sadece birkaç elementten oluştururken, nanoteli hemen hemen tüm elementlerle oluşturabilmeniz mümkün. Bu yüzden de nanotel oldukça popüler.

Osmangazi Üniversitesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Vural Bütün:

Beyin göçü nanoteknoloji sayesinde tersine işliyor

Nanoteknoloji ilk ortaya çıktığı dönemde herkes kendini nanocu hissetti. Ben de onlardan biriydim. Çünkü ürettiğim materyaller nanometre boyutlarındaydı. Aslında bu konu üzerinde çalışan her araştırmacı aynı dili kullanıyorsa da çalışılan materyal türleri ile birbirlerinden ayrılıyorlar diyebiliriz.

Benim nanopartikülleri hazırlamada kullandığım yapı taslarım (monomerler) yapısal olarak birbirlerine çok benzemesine rağmen pH, sıcaklık ve tuz gibi çevresel etkilere karşı duyarlılıkları çok farklılık göstermektedir. Örneğin, bazı moleküllerin suda her şartta çözünüyor olması, bazılarının ise uygun sanlar oluştuğunda suda çözünebilmesi bu moleküllere çok özel kimlik kazandırmaktadır. Bunları bir nevi lego parçalan olarak görmek mümkün. Biz bu moleküllerle/monomerlerle uzun zincirli polimer dediğimiz moleküller yapıyoruz.

Daha sonra bu nanometre boyutlarındaki lineer moleküllerin bulundukları çözeltide şartları değiştirerek kümeler yani nanoküreler oluşturmalarını sağlıyoruz. Bunu yaparken yaptığımız müdahale, ya çözelti pH‘ını değiştirmek ya ortamın sıcaklığını değiştirmek ya da ortama tuz ilave etmek oluyor. Oluşturduğumuz bu nanoküreleri nötr yapabileceğimiz gibi pozitif yüklü, negatif yüklü veya her iki yükü de içerebilecek şekilde modelleyebiliyoruz. Hatta oluşturulan kümelerde yer alan farklı blokları birbirine bağlayabiliyoruz. Bu şekilde çevresel etkilere duyarlı pek çok akıllı nanoküreler elde edebiliyoruz.

Bu konuda yaptığımız ve gelecek vadeden uygulamalardan en önemlisi yüzey kaplamacılığıdır. Bu tip kümeler cam yüzeyine çok iyi absorbe oluyor. Bu nedenle yüzey kaplamacılığında misel kümelerinin kullanılabildiği alanlarda çok önemli yararlar sağlanabiliyor. Silika yüzeyine de katyonik ve anyonik olarak tabaka tabaka istediğimiz kadar misel döşeyebiliyoruz.

Bu tip maddeler üzerine yapılan çalışmalara 1995 ve 1998 yıllarından sonra ağırlık verilmiştir. Ayrıca biz suda oluşturduğumuz bu misel kümesine takla attırabiliyoruz. Yani molekülün suyu seven kısmının suyu sevmemesini, sevmeyen kısmının ise suyu sevmesini ortamın sıcaklığını, pH‘sine veya tuz miktarını ayarlayarak sağlayabiliyoruz. Bu davranışı sergileyen polimer ilk kez tarafımızdan üretilmiş olup "şizofren" polimer olarak literatürde yerini almıştır.

Bir diğer önemli çalışma alanımız ise nano veya mikro boyutta lateks kürecik sentezidir. Nano boyuttaki bu lateks partiküllerini ürettikten sonra yüzeylerini 20 nm çaplı silika (cam) partikülleri ile kaplayarak ilginç materyaller elde edebiliyoruz. Hatta bu küresel latekslerin yüzeyini manyetik partiküller ile de Osmangazi Üniversitesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Vural Bütün kaplayabiliyor ve manyetik partikül kimliği kazanmasını sağlayabiliyoruz.

Ayrıca bildiğimiz jöleyi (jel) çok küçük küreler halinde de imal edebiliyoruz. Bu literatüre daha yeni girmiş sayılabilecek bir alandır.

Üretilenin küresel mikrojellerin boyutları yaklaşık 200-1000 nm arasında yapılabilmektedir. Bu tür jeller çevresel etkilere duyarlı olup, şartlar değiştirildiğinde boyutlar jelin yapısına bağlı olarak 2-5 kat artabilmektedir. Bu tür mikrojeller sünger vari bir yapıdadır. Şartlara göre suyu içine alan veya suyu dışarı salabilen yapılardır. Dolayısıyla içine bir ilaç konduğunda ilacı tutan, genişlediğinde ilacı bırakan, bir salım sitemi olarak kullanılabilecek bir materyal denebilir.

Özetle, blok kopolimerlerle nanometre boyutunda kümeler (miseller) oluşturmak mümkün. Bu blok kopolimerlerle veya onların çözeltide oluşturdukları kümeler içinde başka polimer üreterek nanometre veya mikrometre boyutlarında lateks denilen akıllı yüzeylere sahip küresel polimerler üretebilmekteyiz. Ayrıca bu nanoboyutlu küresel partiküllerin yüzeyini silika ya da bazı manyetik alandan etkilenebilen partiküllerle dekore ederek farklı formlarda yapılar geliştirebiliyoruz. İnanıyorum ki yakın gelecekte özellikle ilaç taşıyıcılar veya kontrollü ilaç salım sistemi olarak ya da manyetik alan etkili partiküllerle hedefe ilaç gönderilmesi alanlarında bu tür maddeler çok önem arz edecektir. Belki de metal nonopaıtikülleri içeren bu tür kümelerin hidrojen depolama sistemi olarak veya yeni tip kataliz sistemleri olarak kullanılması hiç de uzak değildir.

Fotoğraflar