Katalog

B ilkent Üniversitesi NANOTAM Başkanı Prof.Dr. Ekmel Özbay’ın başkanlığında doktora öğrencileri Özgür Atilla Çakmak ve Koray Aydın tarafından geliştirilen nanoteknoloji tabanlı metamalzemeler bir DVD’nin bilgi sakla- ma kapasitesini yaklaşık bin kat arttıracak. Fizik kurallarına göre ışık dalgaboyundan daha küçük boyutlara odaklanamaz. Günümüzün en yüksek kapasiteli Blu-Ray DVD’lerinde bile elde edile- bilecek en yüksek saklama kapasitesi bu fizik ya- sası ile sınırlıdır. Bugün standart bir DVD kap- asitesinin 50-100 GB arasında olduğu düşünül- düğünde, nanoplazmonik yapılarda bu dalgabo- yunun 30 kat küçültülmesi durumunda yeni ne- sil DVD’lerin kapasitesi 100 Terabyte’a kadar çı- kartılabilecek. S NYAL KAYIPLARINA KAR I METAMALZEME Özgür Atilla Çakmak, bu projenin aslında çok temel bir fizik problemini hedef aldığını söyleye- rek şu bilgileri veriyor: “Doğada çok küçük bir ya- rıktan, kendi boyutlarına kıyasla çok daha büyük bir elektromanyetik dalgayı geçirmeye çalıştığınızda sinyaliniz yüksek miktarda kayıplara uğrayacaktır. Yarığın boyutlarının küçülmesi ile kayıpların art- ması zaten beklenen bir durum. Bu arada bu bah- settiğimiz elektromanyetik dalga herhangi bir frekans bandına ait olabilir. Yani görünür ışıktan tutun da radyo dalgalarına kadar. İşte bizim önerdiğimiz ve yakın zaman önce seç- kin bir dergi olan Physical Review Letters’da ya- yınlanan çalışmamız da bu soruna bir çare bulmayı amaçlıyordu. Mikrodalga deneyleriyle ve teorik analizler ile gösterdik ki yarığın yakınına koyula- bilinecek bir metamalzeme ile bu sorunu çözüp az bir kayıp ile bir şekilde sinyalimizi karşı tarafa ge- çirebiliyoruz. Tüm bunları yaparken de dalgayı çok ufak bir noktaya odaklama yeteneğine de sahip olu- yoruz ki bu da oldukça arzu edilen bir özellik. Çok dar bir alana hapsolan elektromanyetik dalgayı kul- lanarak eskiden erişemediğimiz çözünürlüklere ine- bilme yetisi kazanıyoruz.” METAMALZEME: DO ADA KEND L NDEN VAR OLMAYAN YAPILAR Çakmak metamalzemeyi özetle şöyle tanımlı- yor: “Meta Eski Yunanca’da üstü demek oluyor. Metamalzeme diyerek normal malzemelerin gös- terdikleri özelliklerin üstünde istisnai durumları olan yapıları kastediyoruz. Doğada kendiliğinden var olmayan yapılar bunlar. İnsan eliyle diğer mal- zemelerin gösteremeyeceği fiziksel özellikleri gös- terebilmeleri için şekillendiriliyorlar özel imalat- lar sonucunda. İşte biz de benzer bir metamalze- me yapısını kullanarak, çok yüksek çözünürlükleri yakalamayı başardık. Metamalzemeler sayesinde negatif kırınım, süper lens ve görünmezlik pele- rini gibi sıra dışı deney ve tasarımları gerçekleş- tirmek mümkün olabiliyor.” BULU KURAM- SAL OLARAK SORUNSUZ Buluşun ilk olarak teori- de çalıştığını gösterdiklerini açıklayan Çakmak, daha son- ra mikrodalga deneyleri so- nucunda bulguların teorik beklentilerle örtüştüğünü göz- lemlediklerini söylüyor. Çakmak’a göre ana hedef bu deney mekanizmasını optik dalga boylarına taşımak. Bu sayede lazer ışığını da çok ufak noktalara top- lamak mümkün olacak. Metamalzemelerin na- nometre ölçeklerinde üretilmiş olduğu bilgi- sini veren Çakmak, şu anda de- ney düzeneğinin optik dalga boy- larına adaptasyonu ile uğraştık- larını ve patent başvurularını da yaptıklarını söylüyor. Bu metamalzemenin tümüy- le NANOTAM’daki altyapı ola- nakları ile üretilip üretilmediği sorumuzu Çakmak şöyle yanıtlı- yor: “Bahsettiğim gibi deneyin iki aşaması olmakta. İlki mikrodal- ga deneyleri, ikinci optik dalga boylarında gerçekleştirilecek olan deneyler... Bu iki aşamada da NANOTAM’ın do- nanımlarını kullandık. NANOTAM’ın sahip ol- duğu temiz odalar ve mikrofabrikasyon olanakla- rı ile üretimler yapıldı.” ‘TÜRK YE BU BULU A SAH P ÇIKMIYOR’ NANOTAM’da geliştirilen bu teknolojiyi sa- nayiye aktarım konusunda ne gibi zorluklarla karşılaştıkları sorusuna Çakmak’ın verdiği yanıt, Türkiye’nin bilime bakış açısını yansıtması açı- sından oldukça üzücü: “Ne yazık ki şu andaki DVD yazılım teknolo- jisine entegrasyonu için beklememiz gerekecek. Gerçekçi olmak gerekirse Türkiye’de bu buluşa sa- hip çıkıp, sanayiye aktarım yapabilecek bir atılım yok. Şu aşamada herhangi bir yabancı şirketle te- masa geçmekten ziyade bilimsel kulvarda kalıp pro- totipi kendimiz üretme isteği içerisindeyiz. Her ne kadar çok ilgi görecek bir buluş olsa da bizler için hala ilgilenilecek, iyileştirilecek, araştırılıp geliş- tirilecek bir fizik problemi de sunmakta her şey- den bağımsız olarak.” Bu buluşun ülkemize ne kazandıracağı konu- sunda ise Çakmak şunları söylüyor: “Bir kere bil- gi depolama teknolojisinde Türkiye çığır açmış olur. Çok ufak bir noktaya hapsedilen ışık ve o ışık üzerinden aktarılan bilgiler sayesinde bilgisayar- larımızın hantal belleklerinden tutun da etrafımızda görebileceğimiz birçok teknolojik ürünün iyileş- tirilen çözünürlük seviyesi ile eşdeğer seviyede kü- çülmesi söz konusu olabilir. Kütüphanelerce bil- giyi, hatta insanoğlunun şu ana gelene dek edin- diği bütün birikimlerin bir insanın cebine sığdı- rılabilinmesi çok da bilimkurgu bir tarif olmaya- caktır bu koşullar altında.” MERKEZ N HEDEF Halihazırdaki yapıdan daha da verimli sonuç- lar elde etmeyi sağlayabilecek bir konfigürasyon üzerinde çalışmalar yaptıklarını belirten Çakmak, diğer taraftan metamalzemeler ve fotonik kristal- ler gibi periyodik yapılar üzerine çeşitli çalışma- larının devam ettiğini söylüyor. CBT1159/95Haziran2009 CBT1159/85Haziran2009 Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi’nde (NANOTAM), DVD’lerin kapasitelerini günümüzdekilerden binlerce kat arttıracak yeni bir teknoloji gelişti- rildi. Bu nanoteknoloji tabanlı yeni metamalzeme, ışığın doğadaki davranışını değiştirerek, tek bir diskin üzerine 100 Terabyte bilginin kaydedilmesini mümkün kılacak. Reyhan Oksay FİKİR TÜRKİYE’DEN! BAKALIM KİM ÜRETECEK? DVD’lerin kapasitesini bin kat arttıran buluş “G elişim teorisinin önemi hak- kında uzun uzadıya söz söy- lemeye lüzum yoktur. Başkalaşım ile değişmezlik, bugün ilerle- me ile gerileme, gelecek ile geçmiş de- mektir. Bir asır evvel, Yer, bitkiler, hay- vanlar, insanlar hakkındaki teori, ‘değiş- mezlik’ten ibaretti. Hakikatte Yer, sularıyla, havasıyla, yer hareketleriyle ve volkanlarıyla başkalaşı- mına devam ediyordu. Canlılar dünyası, bitkileriyle, hayvanlarıyla, çevrenin etkisi, organların faaliyeti, yaşam kavgası, doğal seçilim, kalıtım gibi yaratıcı kuvvetlerin faaliyetleriyle tedrici gelişmesini sürdü- rüyordu. 19. asırda Lamarck, Darwin, Spencer gibi dâhilerin çalışmalarıyla, çevrenin etkisi, yaşam kavgası, doğal seçilim, son- radan edinilmiş özelliklerin kalıtıma dö- nüşmesi meseleleri meydana çıktı. Başkalaşım keşfedildi. Muhafazakârlığa, de- ğişmezlik fikirlerine, cehalete ve tutucu- luğa karşı şiddetli bir savaş ilan olundu. Yenilik düşkünü ilerleme erbabı birleşe- rek bir yenilik çığırı açtılar, başkalaşım fik- rini yayınladılar ve yaygınlaştırdılar. Değişmezlik teorisi yerine başkalaşım fik- ri konuldu. Avrupa’nın dönüşümü, tabiattaki ve eşyadaki bu başkalaşımı kavramaların- dan sonradır. Gelişim kanunlarının keş- fi, toplumsal ilerlemenin yegâne etkeni ol- du. (...) Evet, düşünülürse, dünyanın ilerlemesi ile bizdeki gerilemenin nedenleri şundan ibarettir: Dünya, çevresiyle, hayatıyla dönüştü. Biz bu yeni çevreye, yeni haya- ta uyum sağlayamadık, dönüşümü, bu en genel, en evrensel gerçeklik ilkesini kav- rayamadık. Dünya mekanik bir döneme girdi. Tabiatın harikalar yaratan kuvvetleri, binlerce, yüz binlerce adamları olan şir- ketler, büyük fabrikalar, milyonlardan oluşan sermayeler, vapurlar, demiryolla- rı... Sonra tedrici ve sürekli bir çalışmay- la yetişmiş sebatkâr dimağlar, kuvvetli ira- deler, metin kollar, en ateşli milli gayeler.. Bunlar hayat kavgası alanında baş döndüren bir faaliyetle çalışarak en kuv- vetlinin hayatta kalmasına örnek oluyor. Bizde boşta duran kuvvetler, şahsi faaliyetler, şahsi sermayeler, yeni hayata yabancı eski gayelerle küflenmiş dimağlar, ataletten (faaliyetsizlikten) körelmiş kol- lar, işlenmemiş madenler, açılmamış yol- lar, ekilmemiş tarlalar, nakliyat adına es- ki zaman işi kervanlar, arabalar... Biz bu eski asrın hayatı için yapılmış eski silahlarla, yaşam kavgasında zayıfla- rın yok oluşuna misal oluyoruz. Ötede üretim için buhar kuvvetleri is- tihdam olunu- yor, bizde boş duran kuvvet- ler, ötede ma- denler, tarlalar makinelerle iş- letiliyor, binler- ce adamlar bir- leşiyor, şirketler yapılıyor, büyük fabrikalar açılı- yor, milyonluk sermayeler ça- lıştırılıyor... Bizde ma- denler atıl durumda duruyor. Çünkü he- nüz tek bir jeoloji mütehassısı bile yetiş- memiş. Tarlalar makinesiz işletiliyor; şah- si sanatlar, şahsi emekler, şahsi fikirler, şah- si sermayeler üretiliyor. Şirket yapmak için sosyal kabiliyetimiz yok. Bilimimiz, tek- niğimiz yok. Ötede üretilen şeyler, de- miryollarıyla sevk ediliyor. Bizde nakliye vasıtası namına, beygirler, öküz, manda arabaları var. Ve bu şaşırtıcı farkı bizde çoğunluk, ne büyük felaket ki, henüz kavrayamıyor... Bu kitabı meydana getiren çaba, ön- celikle canlıların gelişme kanunlarını in- celemekten ibarettir. Maksat toplumların gelişim kanunlarını inceleyerek ait oldu- ğumuz topluma faydalı fikirler bulup gös- termekti. Fakat toplumların dönüşümün- de aranılan meseleler ümit edildiği kadar halledilemedi. Ne kadar aciz olursa olsun, bu emeğin faydasız kalmasına tahammül edilemeye- rek nihayet kitap şeklinde meydana çı- karıldı. (...)Bu esercik, bir icad eseri değil – heyhat! – bir inceleme eseridir.” Bir Meşrutiyet Doktorunun Büyük Istırabı Doktor Edhem Necdet’in yaşamöyküsü hakkında (şimdilik) bilgimiz yok. Ondan bize kalan iki şey, Kolera Tabibi (1910) ve Tekamül ve Kanunları (1913) adlı kitaplarıdır. Dr. Edhem Necdet, canlılar dünya- sındaki ve insan toplumlarındaki gelişme kanunlarını araştırdığı Tekamül ve Kanunları adlı iki bölümden oluşan kitabının önsözün- de, ülkesinin bilimsizliğini ve Avrupa ülkeleri karşısındaki geri duru- munu büyük bir elemle şöyle anlatmaktadır; (Metin, çok büyük öl- çüde günümüz diline dönüştürülerek verilmiştir) Osman Bahadır, [email protected] Tekamül ve Kanunları kitabının kapa- ğından Metamalzeme nedir? Metamalzemelerdoğadabulunmayanamaüretilebilen ve ışık kırılma özellikleri negatif olan malzemelerdir. Metamalzemeler Londra Imperial College'da çalışan Prof. Sir John Pendry tarafından teorik olarak 2000 yı- lındaortayaatıldı.Dahasonrabumalzemelerindeneysel olarakvarlığı,bakırtelveyarıkhalkarezonatörlerinden oluşansistemiçinProf.Schultzveekibitarafından2001 yılında; dielektik fotonik kristallerde de ilk kez Prof. Dr. Ekmel Özbay ve ekibi tarafından 2003 yılında gösteril- di ve üretildi. EXEL proje grubu Yunanistan'dan Prof. Costas Soukoulis, Türkiye'den Prof. Dr. Ekmel Özbay, İngiltere'den Prof. John B. Pendry, Almanya'dan Prof. MartinWegenerveABD'denProf.DavidR.Smith'den oluşuyor. IŞIK ÖZELLİKLERİ NEGATİF Metamalzemelerin en önemli özelliği ışığın özellikleri- ninnegatifolmasıdır.Örneğinhavadangelenbirışıkde- meti suya girerken belirli bir açıda kırılır. Oysa bu kırı- lımmetamalzemelerdenegatifyöndeolur.Yani,bumal- zemelerdeışığınkırılmaindisinegatiftir.Fazhızı,ışık-ba- sıncı,Doppleretkisi,Cherenkovradyasyonugibibilinen tümbuoptiközelliklerbumalzemelerdenegatifolarak ortaya çıkar. Bilkent Üniversitesi NANOTAM’da yapı- lançalışmalarsonucundadünyanınenküçükboyutlarına sahip negatif kırılma endeksli metamalzemeler üretil- di.Günümüzdeentegredevrelerinminimumboyutları- nısınırlayanenönemlifaktör,budevreleriyapmakiçin kullanılan merceklerin optik olarak çözünürlüklerin yetersizkalmasıdır.Oysananoboyutlardasahipnano- metamalzemelerkullanarakgelenekselmerceklerden çok daha yüksek çözünürlüğe sahip süper mercekler yapmakmümkündür.Busüpermerceklerinçözünürlüğü geleneksel mer- ceklerden 20-30 katdahaüstündür. Entegre devre ya- pımında süper merceklerinkulla- nımı ile günümüz- de ancak 1 milyar transistörünsığabildiğibiralana1trilyontransistörsığ- dırmakmümkünolacaktır.Metamalzemelervasıtasıile üretilenve3-10nmboyutlarındananotransistörlerden oluşan bu nanoelektronik entegre devreler ise günü- müzdekibilgisayarlardanbinlercekatdahahızlıvekap- asiteliyeninesilbilgisayarlarınyapılmasındakullanılacak. NANOFOTONİK UYGULAMALAR Metamalzemelerin başka bir kullanım alanı nanofoto- nikuygulamalardır.Butüraygıtlarmetalveyalıtkanmal- zemelerinbirarayageldiğiarayüzeydeoluşturulanve nanometreboyutlarınasahipolanyapılardanoluşur.Bu yapılardaışıksadecebuarayüzeydeyeralırvebuböl- gede ışığın dalgaboyu havadaki dalgaboyundan 20-30 kat daha kısa olabilir. 10 nm seviyesine inen dalga- boylarındamolekülerseviyedeetkileşimveyagörüntü almak mümkündür. ‘Optik-anten' adı da verilen bu ya- pılarilenormalyöntemlerilemümkünolmayanoptikgö- rüntüleme çözünürlüklerine erişilir. Bir molekülün op- tikselyöntemlerilegörüntüsününalınmasıyanındabu moleküleoptikselolarakerişimdesağlandığıiçinbuyön- teminözellikleoptiktemellihafızauygulamalarındaönem- li bir avantaj sağlaması bekleniyor. GünümüzdebirDVD'ninbilgisaklamakapasitesinibe- lirleyenyazılanışığındalgaboyudur.Nanoplazmonikya- pılardabudalgaboyunun30katküçüldüğüdüşünülür- se, bu yapıların DVD yazma ve okumada kullanılması DVD'lerin kapasitesini 1000 kat arttırabilecek ve 100 Terabyte bilginin tek bir diske yazılması mümkün ola- caktır.Buyaklaşıkolarak25,000 sinemafilminintekbir DVD'de saklanması demektir. Kaynak: http://www.tuba.gov.tr/haber.php?id=19 BİLKENT-NANOTAM 2003 yılında kurulan Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi (NANOTAM), Nanobilim ve nanoteknoloji konuların- da teorik ve deneysel çalışmaların yapıldığı ve bu konularda eğitimin verildiği disiplinlerarası bir araştırma merkezi. Merkezde Prof. Dr. Ekmel Özbay’ın başkanlığında ulusal ve uluslararası projeler yürütülüyor. Fen ve mühendislik fakültelerinin nanoteknoloji konusundaki araştırmaları bu merkezde yürütülüyor. Kaldı ki tesisin olanakla- rından yararlanmak isteyen diğer Türk üniversiteleri de bu merkezde çalışabiliyor. NANOTAM, mikron-altı litografi ve genel-maksat elektrik ve optik karakterizasyon ölçümlerinin yapıldığı toplamı 250 metre ka- reyi bulan temiz odalardan oluşuyor. Son olarak AIXTRON RF200/4 RF-S GaN/AlGaN MOCVD olarak bilinen epitaksiyel büyüme sistemi merkeze yerleştirildi. Bu ekipman GaN ve ilgili malzemelerin geliştirilmesinde kullanılıyor. Ayrıca merkezde nanofabri- kasyon ve karakterizasyon laboratuvarları bulunuyor. NANOTAM web sayfası: http://www.nanotechnology.bilkent.edu.tr Burada U şeklinde gösterilmiş olan yapılar metamalzemelerin temel yapıtaş- larından olan split ring rezonatörleri (SRR)