Katalog

FİKİR TÜRKİYE’DEN! BAKALIM KİM ÜRETECEK? Metamalzeme nedir? Metamalzemeler doğada bulunmayan ama üretilebilen ve ışık kırılma özellikleri negatif olan malzemelerdir. Metamalzemeler Londra Imperial College'da çalışan Prof. Sir John Pendry tarafından teorik olarak 2000 yılında ortaya atıldı. Daha sonra bu malzemelerin deneysel olarak varlığı, bakır tel ve yarık halka rezonatörlerinden oluşan sistem için Prof. Schultz ve ekibi tarafından 2001 yılında; dielektik fotonik kristallerde de ilk kez Prof. Dr. Ekmel Özbay ve ekibi tarafından 2003 yılında gösterildi 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. Martin Wegener ve ABD'den Prof. David R. Smith'den oluşuyor. DVD’lerin kapasitesini bin kat arttıran buluş Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi’nde (NANOTAM), DVD’lerin kapasitelerini günümüzdekilerden binlerce kat arttıracak yeni bir teknoloji geliştirildi. Bu nanoteknoloji tabanlı yeni metamalzeme, ışığın doğadaki davranışını değiştirerek, tek bir diskin üzerine 100 Terabyte bilginin kaydedilmesini mümkün kılacak. Reyhan Oksay 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 saklama kapasitesini yaklaşık bin kat arttıracak. Fizik kurallarına göre ışık dalgaboyundan daha küçük boyutlara odaklanamaz. Günümüzün en yüksek kapasiteli BluRay DVD’lerinde bile elde edilebilecek en yüksek saklama kapasitesi bu fizik yasası ile sınırlıdır. Bugün standart bir DVD kapasitesinin 50100 GB arasında olduğu düşünüldüğünde, nanoplazmonik yapılarda bu dalgaboyunun 30 kat küçültülmesi durumunda yeni nesil DVD’lerin kapasitesi 100 Terabyte’a kadar çıkartılabilecek. çirebiliyoruz. Tüm bunları yaparken de dalgayı çok ufak bir noktaya odaklama yeteneğine de sahip oluyoruz ki bu da oldukça arzu edilen bir özellik. Çok dar bir alana hapsolan elektromanyetik dalgayı kullanarak eskiden erişemediğimiz çözünürlüklere inebilme yetisi kazanıyoruz.” METAMALZEME: DO ADA KEND L NDEN VAR OLMAYAN YAPILAR Çakmak metamalzemeyi özetle şöyle tanımlıyor: “Meta Eski Yunanca’da üstü demek oluyor. Metamalzeme diyerek normal malzemelerin gösterdikleri özelliklerin üstünde istisnai durumları olan yapıları kastediyoruz. Doğada kendiliğinden var olmayan yapılar bunlar. İnsan eliyle diğer malzemelerin gösteremeyeceği fiziksel özellikleri gösterebilmeleri için şekillendiriliyorlar özel imalatlar sonucunda. İşte biz de benzer bir metamalzeme yapısını kullanarak, çok yüksek çözünürlükleri yakalamayı başardık. Metamalzemeler sayesinde negatif kırınım, süper lens ve görünmezlik pelerini gibi sıra dışı deney ve tasarımları gerçekleştirmek mümkün olabiliyor.” deneyler... Bu iki aşamada da NANOTAM’ın donanımlarını kullandık. NANOTAM’ın sahip olduğu temiz odalar ve mikrofabrikasyon olanakları ile üretimler yapıldı.” “Ne yazık ki şu andaki DVD yazılım teknolojisine entegrasyonu için beklememiz gerekecek. Gerçekçi olmak gerekirse Türkiye’de bu buluşa sahip çıkıp, sanayiye aktarım yapabilecek bir atılım yok. Şu aşamada herhangi bir yabancı şirketle temasa geçmekten ziyade bilimsel kulvarda kalıp prototipi kendimiz üretme isteği içerisindeyiz. Her ne kadar çok ilgi görecek bir buluş olsa da bizler için hala ilgilenilecek, iyileştirilecek, araştırılıp geliştirilecek bir fizik problemi de sunmakta her şeyden bağımsız olarak.” Bu buluşun ülkemize ne kazandıracağı konusunda ise Çakmak şunları söylüyor: “Bir kere bilgi depolama teknolojisinde Türkiye çığır açmış olur. Çok ufak bir noktaya hapsedilen ışık ve o ışık üzerinden aktarılan bilgiler sayesinde bilgisayarlarımızın hantal belleklerinden tutun da etrafımızda görebileceğimiz birçok teknolojik ürünün iyileştirilen çözünürlük seviyesi ile eşdeğer seviyede küçülmesi söz konusu olabilir. Kütüphanelerce bilgiyi, hatta insanoğlunun şu ana gelene dek edindiği bütün birikimlerin bir insanın cebine sığdırılabilinmesi çok da bilimkurgu bir tarif olmayacaktır bu koşullar altında.” 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 dünyasındaki ve insan toplumlarındaki gelişme kanunlarını araştırdığı Tekamül ve Kanunları adlı iki bölümden oluşan kitabının önsözünde, ülkesinin bilimsizliğini ve Avrupa ülkeleri karşısındaki geri durumunu büyük bir elemle şöyle anlatmaktadır; (Metin, çok büyük ölçüde günümüz diline dönüştürülerek verilmiştir) Osman Bahadır, [email protected] elişim teorisinin önemi hakkında uzun uzadıya söz söylemeye lüzum yoktur. Başkalaşım ile değişmezlik, bugün ilerleme ile gerileme, gelecek ile geçmiş demektir. Bir asır evvel, Yer, bitkiler, hayvanlar, insanlar hakkındaki teori, ‘değişmezlik’ten ibaretti. Hakikatte Yer, sularıyla, havasıyla, yer hareketleriyle ve volkanlarıyla başkalaşımına devam ediyordu. Canlılar dünyası, bitkileriyle, hayvanlarıyla, çevrenin etkisi, organların faaliyeti, yaşam kavgası, doğal seçilim, kalıtım gibi yaratıcı kuvvetlerin faaliyetleriyle tedrici gelişmesini sürdürüyordu. 19. asırda Lamarck, Darwin, Spencer gibi dâhilerin çalışmalarıyla, çevrenin etkisi, yaşam kavgası, doğal seçilim, sonradan edinilmiş özelliklerin kalıtıma dönüşmesi meseleleri meydana çıktı. Başkalaşım keşfedildi. Muhafazakârlığa, değişmezlik fikirlerine, cehalete ve tutuculuğa karşı şiddetli bir savaş ilan olundu. Yenilik düşkünü ilerleme erbabı birleşerek bir yenilik çığırı açtılar, başkalaşım fikrini yayınladılar ve yaygınlaştırdılar. Değişmezlik teorisi yerine başkalaşım fikri konuldu. Avrupa’nın dönüşümü, tabiattaki ve eşyadaki bu başkalaşımı kavramalarından sonradır. Gelişim kanunlarının keşfi, toplumsal ilerlemenin yegâne etkeni oldu. (...) Evet, düşünülürse, dünyanın ilerlemesi ile bizdeki gerilemenin nedenleri şundan ibarettir: Dünya, çevresiyle, hayatıyla dönüştü. Biz bu yeni çevreye, yeni hayata uyum sağlayamadık, dönüşümü, bu en genel, en evrensel gerçeklik ilkesini kavrayamadık. Dünya mekanik bir döneme girdi. Tabiatın harikalar yaratan kuvvetleri, binlerce, yüz binlerce adamları olan şirketler, büyük fabrikalar, milyonlardan oluşan sermayeler, vapurlar, demiryolları... Sonra tedrici ve sürekli bir çalışmayla yetişmiş sebatkâr dimağlar, kuvvetli iradeler, metin kollar, en ateşli milli gayeler.. Bunlar hayat kavgası alanında baş döndüren bir faaliyetle çalışarak en kuv IŞIK ÖZELLİKLERİ NEGATİF Metamalzemelerin en önemli özelliği ışığın özelliklerinin negatif olmasıdır. Örneğin havadan gelen bir ışık demeti suya girerken belirli bir açıda kırılır. Oysa bu kırılım metamalzemelerde negatif yönde olur. Yani, bu malzemelerde ışığın kırılma indisi negatiftir. Faz hızı, ışıkbasıncı, Doppler etkisi, Cherenkov radyasyonu gibi bilinen tüm bu optik özellikler bu malzemelerde negatif olarak ortaya çıkar. Bilkent Üniversitesi NANOTAM’da yapılan çalışmalar sonucunda dünyanın en küçük boyutlarına sahip negatif kırılma endeksli metamalzemeler üretildi. Günümüzde entegre devrelerin minimum boyutlarını sınırlayan en önemli faktör, bu devreleri yapmak için kullanılan merceklerin optik olarak çözünürlüklerin yetersiz kalmasıdır. Oysa nano boyutlarda sahip nanometamalzemeler kullanarak geleneksel merceklerden çok daha yüksek çözünürlüğe sahip süper mercekler yapmak mümkündür. Bu süper merceklerin çözünürlüğü geleneksel merceklerden 2030 kat daha üstündür. Entegre devre yapımında süper merceklerin kullanımı ile günümüzde ancak 1 milyar transistörün sığabildiği bir alana 1 trilyon transistör sığdırmak mümkün olacaktır. Metamalzemeler vasıtası ile üretilen ve 310 nm boyutlarında nanotransistörlerden oluşan bu nanoelektronik entegre devreler ise günümüzdeki bilgisayarlardan binlerce kat daha hızlı ve kapasiteli yeni nesil bilgisayarların yapılmasında kullanılacak. “G Özgür Atilla Çakmak, bu projenin aslında çok temel bir fizik problemini hedef aldığını söyleyerek şu bilgileri veriyor: “Doğada çok küçük bir yarıktan, kendi boyutlarına kıyasla çok daha büyük bir elektromanyetik dalgayı geçirmeye çalıştığınızda S NYAL KAYIPLARINA KAR I METAMALZEME MERKEZ N HEDEF Halihazırdaki yapıdan daha da verimli sonuçlar elde etmeyi sağlayabilecek bir konfigürasyon üzerinde çalışmalar yaptıklarını belirten Çakmak, diğer taraftan metamalzemeler ve fotonik kristaller gibi periyodik yapılar üzerine çeşitli çalışmalarının devam ettiğini söylüyor. ‘TÜRK YE BU BULU A SAH P ÇIKMIYOR’ NANOTAM’da geliştirilen bu teknolojiyi sanayiye aktarım konusunda ne gibi zorluklarla karşılaştıkları sorusuna Çakmak’ın verdiği yanıt, Türkiye’nin bilime bakış açısını yansıtması açısından oldukça üzücü: BULU KURAMSAL OLARAK SORUNSUZ CBT 1159/8 5 Haziran 2009 Kaynak: http://www.tuba.gov.tr/haber.php?id=19 CBT 1159/9 5 Haziran 2009 Buluşun ilk olarak teoride çalıştığını gösterdiklerini açıklayan Çakmak, daha sonra mikrodalga deneyleri sonucunda bulguların teorik beklentilerle örtüştüğünü gözlemlediklerini söylüyor. Çakmak’a göre ana hedef bu deney mekanizmasını optik dalga boylarına taşımak. Bu sayede lazer ışığını da çok ufak noktalara toplamak mümkün olacak. Burada U şeklinde gösterilmiş olan yapılar metamalzemelerin temel yapıtaş Metamalzemelerin nalarından olan split ring rezonatörleri (SRR) nometre ölçeklerinde üretilmiş olduğu bilgisinyaliniz yüksek miktarda kayıplara uğrayacaktır. sini veren Çakmak, şu anda deYarığın boyutlarının küçülmesi ile kayıpların art ney düzeneğinin optik dalga boyması zaten beklenen bir durum. Bu arada bu bah larına adaptasyonu ile uğraştıksettiğimiz elektromanyetik dalga herhangi bir larını ve patent başvurularını da 2003 yılında kurulan Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi (NANOTAM), Nanobilim ve nanoteknoloji konularınfrekans bandına ait olabilir. Yani görünür ışıktan yaptıklarını söylüyor. da teorik ve deneysel çalışmaların yapıldığı ve bu konularda eğitimin verildiği disiplinlerarası bir araştırma merkezi. Merkezde tutun da radyo dalgalarına kadar. Bu metamalzemenin tümüyProf. Dr. Ekmel Özbay’ın başkanlığında ulusal ve uluslararası projeler yürütülüyor. İşte bizim önerdiğimiz ve yakın zaman önce seç le NANOTAM’daki altyapı olaFen ve mühendislik fakültelerinin nanoteknoloji konusundaki araştırmaları bu merkezde yürütülüyor. Kaldı ki tesisin olanaklakin bir dergi olan Physical Review Letters’da ya nakları ile üretilip üretilmediği rından yararlanmak isteyen diğer Türk üniversiteleri de bu merkezde çalışabiliyor. yınlanan çalışmamız da bu soruna bir çare bulmayı sorumuzu Çakmak şöyle yanıtlıNANOTAM, mikronaltı litografi ve genelmaksat elektrik ve optik karakterizasyon ölçümlerinin yapıldığı toplamı 250 metre kaamaçlıyordu. Mikrodalga deneyleriyle ve teorik yor: “Bahsettiğim gibi deneyin iki reyi bulan temiz odalardan oluşuyor. Son olarak AIXTRON RF200/4 RFS GaN/AlGaN MOCVD olarak bilinen epitaksiyel büyüme analizler ile gösterdik ki yarığın yakınına koyula aşaması olmakta. İlki mikrodalsistemi merkeze yerleştirildi. Bu ekipman GaN ve ilgili malzemelerin geliştirilmesinde kullanılıyor. Ayrıca merkezde nanofabribilinecek bir metamalzeme ile bu sorunu çözüp az ga deneyleri, ikinci optik dalga kasyon ve karakterizasyon laboratuvarları bulunuyor. NANOTAM web sayfası: http://www.nanotechnology.bilkent.edu.tr bir kayıp ile bir şekilde sinyalimizi karşı tarafa ge boylarında gerçekleştirilecek olan NANOFOTONİK UYGULAMALAR Metamalzemelerin başka bir kullanım alanı nanofotonik uygulamalardır. Bu tür aygıtlar metal ve yalıtkan malzemelerin bir araya geldiği ara yüzeyde oluşturulan ve nanometre boyutlarına sahip olan yapılardan oluşur. Bu yapılarda ışık sadece bu ara yüzeyde yer alır ve bu bölgede ışığın dalgaboyu havadaki dalgaboyundan 2030 kat daha kısa olabilir. 10 nm seviyesine inen dalgaboylarında moleküler seviyede etkileşim veya görüntü almak mümkündür. ‘Optikanten' adı da verilen bu yapılar ile normal yöntemler ile mümkün olmayan optik görüntüleme çözünürlüklerine erişilir. Bir molekülün optiksel yöntemler ile görüntüsünün alınması yanında bu moleküle optiksel olarak erişim de sağlandığı için bu yöntemin özellikle optik temelli hafıza uygulamalarında önemli bir avantaj sağlaması bekleniyor. Günümüzde bir DVD'nin bilgi saklama kapasitesini belirleyen yazılan ışığın dalgaboyudur. Nanoplazmonik yapılarda bu dalgaboyunun 30 kat küçüldüğü düşünülürse, bu yapıların DVD yazma ve okumada kullanılması DVD'lerin kapasitesini 1000 kat arttırabilecek ve 100 Terabyte bilginin tek bir diske yazılması mümkün olacaktır. Bu yaklaşık olarak 25,000 sinema filminin tek bir DVD'de saklanması demektir. BİLKENTNANOTAM vetlinin hayatta kalmasına örnek oluyor. Bizde boşta duran kuvvetler, şahsi faaliyetler, şahsi sermayeler, yeni hayata yabancı eski gayelerle küflenmiş dimağlar, ataletten (faaliyetsizlikten) körelmiş kollar, işlenmemiş madenler, açılmamış yollar, ekilmemiş tarlalar, nakliyat adına eski zaman işi kervanlar, arabalar... Biz bu eski asrın hayatı için yapılmış eski silahlarla, yaşam kavgasında zayıfların yok oluşuna misal oluyoruz. Ötede üretim için buhar kuvvetleri istihdam olunuyor, bizde boş duran kuvvetler, ötede madenler, tarlalar makinelerle işletiliyor, binlerce adamlar birleşiyor, şirketler yapılıyor, büyük fabrikalar açılıyor, milyonluk sermayeler çaTekamül ve Kanunları kitabının kapalıştırılıyor... ğından Bizde madenler atıl durumda duruyor. Çünkü henüz tek bir jeoloji mütehassısı bile yetişmemiş. Tarlalar makinesiz işletiliyor; şahsi sanatlar, şahsi emekler, şahsi fikirler, şahsi sermayeler üretiliyor. Şirket yapmak için sosyal kabiliyetimiz yok. Bilimimiz, tekniğimiz yok. Ötede üretilen şeyler, demiryollarıyla 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, öncelikle canlıların gelişme kanunlarını incelemekten ibarettir. Maksat toplumların gelişim kanunlarını inceleyerek ait olduğumuz topluma faydalı fikirler bulup göstermekti. Fakat toplumların dönüşümünde aranılan meseleler ümit edildiği kadar halledilemedi. Ne kadar aciz olursa olsun, bu emeğin faydasız kalmasına tahammül edilemeyerek nihayet kitap şeklinde meydana çıkarıldı. (...)Bu esercik, bir icad eseri değil – heyhat! – bir inceleme eseridir.”