GYTE’DE

NANOTEKNOLOJİARAŞTIRMALARI

Prof. Dr. Bekir AKTAŞ

GE

BZE

YÜ

KSE

K T

EK

NO

LO

Jİ E

NST

İTÜ

SÜ

Sunum PlanıSunum Planı GYTE Fizik Bölümü Laboratuar altyapısıGYTE Fizik Bölümü Laboratuar altyapısı Düzenlediğimiz konferanslarDüzenlediğimiz konferanslar Uluslararası işbirliklerimizUluslararası işbirliklerimiz Doktora mezunlarımızDoktora mezunlarımız ProjelerimizProjelerimiz Nanoteknoloji DevrimiNanoteknoloji Devrimi Nanoboyutlarda değişen fiziksel özelliklerNanoboyutlarda değişen fiziksel özellikler GYTE’de yapılan nanoteknoloji araştırmalarıGYTE’de yapılan nanoteknoloji araştırmaları Nanoteknolojinin ticari uygulamalarıNanoteknolojinin ticari uygulamaları

GYTEGYTE

Ülkemizde 1992 yılında kurulan iki yüksek teknoloji enstitüsünden birisi olanGYTE, araştırma ve teknoloji geliştirme öncelikli bir ihtisas üniversitesidir.

Enstitü; girişimci ve geniş ufuklu araştırmacılar yetiştiren, uluslararasıdüzeyde bilim ve teknoloji üretiminde saygın bir yer edinen ve Türksanayisinin küresel rekabet ortamı içinde iyi bir konuma gelmesine katkıdabulunan bir araştırma kurumu haline gelmeyi hedeflemektedir.

GYTE 2006 yılında uluslararası bilimsel makale yayınlayan tüm devletüniversiteleri arasında birinci olmuştur.

GE

BZ

E Y

ÜK

SEK

TE

KN

OLO

Jİ E

NST

İTÜ

SÜLAB. DONANIMI

BESTEC 6-gun HV Sputtering SystemXPS, LEED, ..

ESR (X,K,Q - bands)

AFM ve TEM

XRD

SEM

HP EmpedansAnalizörü

NMRNMR

PPMSPPMS

NWANWA

Var Olan Sistemler• 6 Gun lı Rf ve DC Sputter Kaplama Sistemi•XPS, AES, UPS ve LEED analiz teknikleri

Yakın Zamanda Eklenecek Olanlar•XPD ve TPD Analiz Teknikleri•3 lü e-beam Ultra İnce Film Kaplama Aparatı

Sisteme Entegre Edilmesi Düşünülenler• Glove Box lı 3 lü Co-Sputter Kap. Sistemi• ISS, SIMS• Spin Hassasiyetli XPS• AES destekli Yüksek Yüzey Hasasiyetli

Derinlik Profil Aparatı• UHV-STM

İnce ve Ultra İnce Film Sentezleme ve Yüzey Analiz Laboratuarı

Rolling Kaplama Sistemi

•CVD•Sputtering•Ething•Thermal Evaporation

LASER LABORATUARILASER LABORATUARI

Fizik Bölümü TÜBİTAK ProjeleriFizik Bölümü TÜBİTAK ProjeleriYürütücü-Başlangıç Yılı Proje Adı Bütçe

1 DOÇ.DR. M.HASAN ASLAN (2006) Kapali/açik ortam hava kalitesinin denetlenmesi için yariiletken metal-oksit ince filmsensörlerinin ve sensör dizisinin geliştirlmesi 213.250,00

2 DOÇ. DR. YUSUF YERLİ (2006) Iletken polimerlerin in situ esr tekniği ile incelenmesi 144.300,00

3 DOÇ. DR. BULAT RAMEEV (2006) Mayin ve patlayici madde bulma amaçli çok hassas çekirdek kuadrupolrezononans (nqr) tekniği geliştirlmesi 267.000,00

4 PROF. RAUF SÜLEYMANLI(2007) Katmanli kristal yapiya sahip yari iletkenlere dayali morötesi (uv) işindedektörlerinin tasarimi ve düşük maliyetli üretim 309.000,00

5 PROF. Z. ZİYA ÖZTÜRK (2007) Nanoteknolojik hidrojen sensörlerinin araştirilmasi ve geliştirilmesi 360.550,00

6 Y.D.DR.OSMAN ÖZTÜRK (2007) Ultraince heteraepitaksial metal esasli oksit ve kompleks filmlerinsentezlenmesi 80.400,00

7 PROF. FAİK MİKAİLZADE(2007) Ince film ve katmanli yapili yeni magneto elektrik nano malzemelerinaraştirilmasi ve geliştirilmesi 319.560,00

8 PROF. F. NECATİ ECEVİT (2007) Sayisal holografi tekniği ile programlanabilenuzaysal işik modülatörü kullanarak difraaktif optik arabirim geliştirme 133.700,00

9 DR. RESUL YLGIN (2008) “Spin-ram”ler için nano yapilarin spin dinamiğinin incelenmesi 123.500,00

10 Y.D.DR.OSMAN ÖZTÜRK (2008) Magnetron saçtirmali yöntemle pem tipi yakit hücrelerine yüksekperf.elektrot hazirlama 195.200,00

11 Y. D. DR. SAVAŞ BERBER (2009) Karbon nanotüplerin işlevselleştirilme yoluyla fiziksel özelliklerinindeğiştirilmesi 122.800,00

12 DOÇ. DR. S. EREN SAN (2009) Iletken polimer yariiletken malzemelerle ince film transistörlerin üretimive elektriksel özelliklerinin incelenmesi. 217.516,00

13 PROF. DR. BEKİR AKTAŞ (2006) Negatif kirilma indisinin diş manyetik alan ile kontrolü 91.260,00

14 DOÇ. DR. S. EREN SAN (2003) Polimer ve sivi kristallerin elektronik ve optik özelliklerinin geniş sicaklik araliğinda karakterizasyonu 75.000

15 PROF. DR. BEKİR AKTAŞ (2002) Süper iletkenlerde mikrodalga girginlik ölçümleri 75000

TOPLAM 2.728.036,00 TL

Kurum Destekli ProjelerimizKurum Destekli ProjelerimizPROJE ADI PROJE SAHİBİ DESTEKLEYEN

KURUM

1 Elektro-Manyetik Radyasyon Soğurucu Malzeme (EMARSOM) Geliştirilmesi

Prof. Dr. Bekir AKTAŞ

T.C. Sanayi ve Ticaret Bakanlığı

2Çekirdek manyetik rezonans ilkesine göre çalişan pratik bir madde analizörün geliştirilmesi

Doç. Dr. Bulat RAMAEV

T.C. Sanayi ve Ticaret Bakanlığı

3NATO Science for Peace grant “Highly sensitive NQR/NMR technique for explosive detection

Prof. Dr. Bekir

AKTAŞ; Doç. Dr. Bulat RAMAEV (KOORDİNATÖR)

NATO

4 Polimer Güneş Pili Yapımı Doç. Dr. S. Eren SAN

İstanbul Büyükşehir Belediyesi

5 Nano-Magnetizma ve Spintronik Araştırma Merkezi

Prof. Dr. Bekir AKTAŞ DPT

6Spin-elektronik amaçlı epitaksiyel yarı-metalik CrO2 filmlerin magnetik, transport ve optik özelliklerinin incelenmesi

Prof. Dr. Bekir AKTAŞ DPT

Doktora MezunlarımızDoktora MezunlarımızAdı-Soyadı Ünvanı Çalıştığı Kurum Adı-Soyadı Ünvanı Çalıştığı Kurum

Ahmet Altun Dr. Emory University, Amerika Oğuz Köysal Y.D. Dr. Çanakkale Onsekiz Mart

Üniversitesi

Ersoy Şaşıoğlu Dr. FZ Juelich, Almanya Muhammed Açıkgöz Y.D.Dr Bahçeşehir Üniversitesi

Fikret Yıldız Y.D.Dr. Max-Planck-Institut Halle, Almanya Oğuz Çelikel Dr. TÜBITAK-UME Fiber

Optik Laboratuvarı

Kurtuluş Gölcük Dr. PST, Santa Clara, CA, Amerika

Mustafa Çetintaş Dr. TÜBİTAK-UME Radyo

Frekans Lab.

Satılmış Budak Dr. Alabama A&M University, Amerika Eyüp Bilgiç Dr. TÜBITAK-UME Akustik

Lab.

Sait Eren San Doç. Dr. GYTE Murat Durak Dr.AR-GE Şirketi KurucusuElisolar Aydınlatma Enerji Elektronik ve AR-GE Teknolojileri San.Tic. Ltd. Şti.

Orhan Yalçın Doç. Dr. Bozok Üniversitesi Nuh Yalçın Dr. AR-GE Şirketi KurucusuConsept Teknoloji Merkezi

Erdoğan Şentürk Y.D. Dr. Sakarya Üniversitesi Sinan Övünç Dr. Özel Şirket Kurucusu

Turkuaz Kaplama

Yüksel Köseoğlu Doç. Dr. Fatih Üniversitesi Sinan Kazan Dr.PostDoc, Ruhr University, Almanya

Serkan Çalışkan Y. D.Dr. Fatih Üniversitesi Kemal Özdoğan Dr. GYTE

Sadık Güner Doç. Dr. Fatih Üniversitesi Resul Yilgin Dr.PostDoc, Dresden University, Almanya

GE

BZ

E Y

ÜK

SEK

TE

KN

OLO

Jİ E

NST

İTÜ

SÜNanoteknoloji konusunda uluslararası araştırma

grupları ile yapılan ortaklıklar

ABD M.T. Tuominen (U. of Massachusetts), J. S.Moodera (MIT), J. S. Jiang (A.N.L.) A. Gupta (U. of Alabama), S. Oseroff (USCD)

KANADA B. Heinrich (S.F.U.)

ALMANYA P. Grünberg(F. Z. Juelich), G. Rice (Bielefeld)

F.Yıldız (Max Planck)

RUSYA A. Granovsky (M.S.U.), L. Tagirov (K.S.U.) R. Khaibullin, B. Z. Rameev (K.F.T.I.),

BULGARİSTAN Budevsky-Draigova (Academi of Science)

İSVİÇRE Royal I.T.

UKRAYNA S. Tarapov (Kharkov I.R.E.)

Workshop onNanostructured MagneticMaterials

and their Applications

September 3-7, 2001Istanbul / Turkey

Organized byGEBZE INSTITUTE OF

TECHNOLOGY

GE

BZ

E Y

ÜK

SEK

TE

KN

OLO

Jİ E

NST

İTÜ

SÜ

Nanostructured Magnetic Materials and Their Applications

ARW NMMA-2003

Gebze Institute of Technology

Turkish Scientific &Research Council

July 1-4, 2003, Istanbul, Turkey

Workshop Co Directors Prof. Bekir Aktas, Gebze Institute of Technology, Turkey

Prof. Lenar Tagirov, Kazan State University, Russia

International Conference on International Conference on Nanoscale MagnetismNanoscale Magnetism

Gebze Institute ofGebze Institute of TechnologyTechnologyICNMICNM--20052005

July 3July 3--7, 2005, Gebze, Turkey7, 2005, Gebze, Turkey Turkish Scientific Research CouncilTurkish Scientific Research Council

International Organizing Committee Bekir Aktas, Gebze Institute of Technology, Turkey (Chairman)

Alinur Buyukaksoy, Gebze Institute of Technology, Turkey Lenar Tagirov, Kazan State University, Russia Saul Oseroff, San-Diego State University, USA

Bretislav Heinrich, Simon Fraser University, Canada Faik Mikailov, Gebze Institute of Technology, Turkey (Secretary)

2007 Nobel Ödül SahiplerineGYTE Tarafından Verilen

Fahri Doktora Töreni

Springer, Kluwer ve Wiley yayınevleri tarafından yayınlanmış Springer, Kluwer ve Wiley yayınevleri tarafından yayınlanmış

Nanoteknoloji ile ilgili kitaplarımızNanoteknoloji ile ilgili kitaplarımız

Bekir Aktas, Gebze Institute of Technology, TurkeyG

EB

ZE

YÜ

KSE

K T

EK

NO

LOJİ

EN

STİT

ÜSÜ

International Conference International Conference on on

Nanoscale MagnetismNanoscale MagnetismICNMICNM--20102010

September 25September 25--30, 2010, Istanbul, Turkey30, 2010, Istanbul, Turkey

NANOTEKNOLOJİ DEVRİMİNANOTEKNOLOJİ DEVRİMİ

Kaynak: UNAM

Nanoteknoloji Patent SayılarıNanoteknoloji Patent Sayıları

Yıl

Pat

ent s

ayıs

ı

Kaynak : Chen etal, Nature Nanotechnology MARCH 2008 ,p 123-125

USPTO:Amerikan Patent OfisiEPO: Avrupa Patent OfisiJPO: Japonya Patent Ofisi

Nanoteknoloji Nedir?Nanoteknoloji Nedir?

Nanoteknoloji, maddenin sahip olduğu özelliklerin büyük oranda değiştiği 1Nanoteknoloji, maddenin sahip olduğu özelliklerin büyük oranda değiştiği 1--100 100 nanometre mertebesinde, maddenin gösterdiği davranışı anlamak ve bunları kontrol nanometre mertebesinde, maddenin gösterdiği davranışı anlamak ve bunları kontrol ederek ederek teknolojik uygulamalara dönüştürmektir.

Nano boyuttaki malzemeleri modelleme, sentezleme, görüntüleme, fiziksel özelliklerini ölçme ve bu özelliklerini kontrol ederek teknolojik uygulamalar geliştirme nanoteknoloji kapsamındadır.

Atom Atom salkımısalkımı

NanotNanotüpüp, , çubukçubuk, , küreküre,, kemerkemer … … –– kkarbon arbon ve diğer malzemelerve diğer malzemeler

DendrimerDendrimerlerler

MaMakkroro--molemolekülerküler yapılaryapılar

BiomoleBiomolekülerküler yapılaryapılar

C SWNTZnO Kuşak

ZnO Tüp GaN Çubuk

Çiçeksi SiC

TiO2Küreler

DNA’ın STM görüntüsü

CatenaneRotaksen

Küresel Silindirik

Porphyrin’in STM görüntüsü ve modeli

Nanomalzemelerin Çeşitliliği

Kaynak: Clayton Teague, NNI

1.1. Boyut değişimi gerçekleşir. (3 boyuttan Boyut değişimi gerçekleşir. (3 boyuttan 2,1 2,1 ve 0 boyuta geçiş) ve 0 boyuta geçiş)

2.2. Kuantum etkileşimler baskın hale gelir.Kuantum etkileşimler baskın hale gelir.3.3. Yüzey atomlarının oranı artar.Yüzey atomlarının oranı artar.

Nanoyapılarda:

• Gerçekten düşük boyutlu (2,1,0) nesneler ancak nanoboyutlarda mümkündür. •Düşük boyutlu malzemelerin fiziksel özellikleri tamamen kuantum karakterdedir.

Sourc

e: N

anoscale

Mate

rials

in C

hem

istry

, W

iley, 2

001

Düşük Boyutlarda Kuantum Etkilerin Baskın Hale Gelişi

Altın KülçesiErime Noktası = 1064° C

Renk = Altın sarısı

1 nm altın parçacıklarErime Noktası = 700 °C

max = 420 nm Renk= Kahverengi- sarı

20 nm altın parçacıklarErime Noktası = ~1000 °C

max = 521 nm Renk = Kırmızı

100 nm altın parçacıklarErime Noktası = ~1000 °C

max = 575 nm Renk = Mor-pembe

Büyüklükle Değişen Özellikler:1. Kimyasal Özellikler- reaktivite-katalitik özellikleri2. Termal Özellikler- Erime sıcaklığı3. Mekanik Özellikler- yapışma- kapillary kuvvetler4. Optik Özellikler- Işığın soğurulma ve saçılması5. Elektriksel Özellikler- Tünelleme Akımları6. Manyetik Özellikler- Super paramanyetik etkiler

Nanoboyutlarda Büyüklükle Değişen Fiziksel Özellikler

Fiziksel Özelliklerin Yüzey Atomlarının Yüzdesine Fiziksel Özelliklerin Yüzey Atomlarının Yüzdesine bağımlılığıbağımlılığı

Source: Nanoscale Materials in Chemistry, Wiley, 2001

Kubo Gap = Ortalama enerji seviyesi aralığı ( EF / N)EF=Fermi EnerjiN: EF ye kadar toplam enerji seviyesi sayısı

Yapıtaşları aynı, kendileri tamamen farklı!

Boyutla Değişen Fiziksel Özellikler-II

sp2 Karbonun Allotropları

Yüzey atomlarının yüzdesi: %100

GYTE’de yürütülmekte olan araştırmalara örneklerGYTE’de yürütülmekte olan araştırmalara örnekler

1.Spintronik Araştırmaları2.Nanomanyetik parçacıklar(Radar Soğurucu Malzemeler)3.Patlayıcı Dedektörü4.Nanomalzeme Modelleme5.Biosensörler6.Koruyuculuğu yüksek nanoyapılı gıda ambalajı

Nano-parçacıklar

Uygulama Alanlarına Birkaç Örnek

Tıp ve Biyoloji alanında, (MR görüntüleme, Kanser tedavisinde....)

Yari iletkenlerle birlikte çok fonksiyonlu (spin+ Yük) Spintronik cihaz yapımında, (DMS), Sensörlerde, Nanokompozit malzeme yapımında,

Yüksek Soğurma özelliğinden dolayı savunma sistemlerinde, (Stealth Tech.)

(a) 9 nm boyutlu, altıgen yapıda Co nanoparçacıkların TEM görüntüsü (b) 10-nm boyutlu, magnetik jel ortamında düzenlenmiş Fe3O4

nanoparçacıkların TEM görüntüsü

Specifications: Type: CorvettePower Plant: Diesel electric Prime Contractor: Vosper Thorneycroft LTD Length: 377 feet Beam: 51 feetCrew: 105

X=0 X=0.2 X=0.6 X=1

Magnetik malzemelerin çoğu metaldir ve EM dalganın Magnetik malzemelerin çoğu metaldir ve EM dalganın nüfüz etme derinliği (skin depth) nüfüz etme derinliği (skin depth) ~ ~ 1 1 mm

Spin dalga rezonansSpin dalga rezonansları (SWR) 20ları (SWR) 20--1000 nm ölçekli 1000 nm ölçekli malzemeler için meydana gelir . SWR sonucu yüksek malzemeler için meydana gelir . SWR sonucu yüksek frekanslarda soğurmafrekanslarda soğurma olur.olur.

Çok yüksek anizotropi alanları (surface, exchange, strain, Çok yüksek anizotropi alanları (surface, exchange, strain, etc. ) geniş frekans aralığında soğurmaya neden olur etc. ) geniş frekans aralığında soğurmaya neden olur

NanoNano--olçekli yapılarda “damping” (hareketi ısıya olçekli yapılarda “damping” (hareketi ısıya dönüştürme) mekanizması daha etkili olur dönüştürme) mekanizması daha etkili olur

RAM (Radar Sinyalini Soğuran Malzemeler)

MRAM

a)MRAM: Magnetik momentleri kullanarak bilgi kaydeden cihazlar. Magnetik a)MRAM: Magnetik momentleri kullanarak bilgi kaydeden cihazlar. Magnetik momentlerin farklı durumları 1 ve 0 durumlarını temsil için kullanılır. momentlerin farklı durumları 1 ve 0 durumlarını temsil için kullanılır. b) MRAM’lara bilginin yazılması ve okunmasıb) MRAM’lara bilginin yazılması ve okunması

Kalıcı (non-volatile)

Küçük

Hızlı

Şekil a Şekil b

1 μm 1 μm 1 μm

(a) (b) (c)

SnO2 nanotellerinin SEM görüntüleri (a) Amorf SiO2 üzerinde (b) (110) Al2O3 (a-cut) üzerinde (c) (110) TiO2 üzerinde

SnO2 nanotellerin ortalama çapı (b) 20±10 nm(c) 60±10 nm.

SnO2 nanotellerin ortama uzunluğu (b) ~5-10 m.(c) ~20 m

M. Özdemir, S. Budak, G. X. Miao, A. Gupta

Nanoteller

Lotus etkisi ile su sevmeyen yüzeylerLotus etkisi ile su sevmeyen yüzeyler

Su sevmeyen nanoyapılardan mobilya, tekstil ve otomotiv sektöründe faydalanılmaktadır.

Çevre Mühendisliği,Prof. Dr. Yıldırım ERBİL

Nanokil Kullanarak Ambalaj Malzemesi ÜretmekNanokil Kullanarak Ambalaj Malzemesi Üretmek

Nanokil ile oksijen ve su buharına karşı bariyer özellikleri yüksek plastik esaslı esnek filmlerin üretimi

Sonuç:• Daha ince • Daha etkin ambalaj malzemesi• Raf ömründe %50’ye varan oranlarda artış

Plastik malzemelere katkılanacak nanokil esaslı granüller

Nanokil katkılı ambalaj malzemesi

Doç. Dr. Murat ÖZDEMİR, GYTE

Su seven bir yüzeyin TEM görüntüsü

Nanokil katkılı plastik ambalajın TEM Görüntüsü

Hesaplamalı Malzeme Fiziği AraştırmalarıHesaplamalı Malzeme Fiziği Araştırmaları

Geçiş metali içeren fullerenler

Silisyum yüzeyi üzerinde karbon nanotüpün elektronik yapısı

Nano-elmaslar

GaAs fulleren

Amaç:Nano-elektronik ve

spintronik uygulamalarında kullanılabilecek malzemeleri

hesaplamalı kuantum metotlarıyla tahmin etmek.

Dy@C82@CNT Yrd. Doç. Dr. Savaş BERBER

Temiz Enerji Uygulamaları için Malzeme Tasarımı:Temiz Enerji Uygulamaları için Malzeme Tasarımı:Organik Radikal PillerOrganik Radikal Piller

Sol Panel: Organik radikal molekülü ve elektronik yük dağılımı. Elips ile işaretlenen bölge radikalin pil içinde indirgenme/yükseltgenme reaksiyonlarının gerçekleştiği bölgeyi belirtmektedir. Orta Panel: Organik elektrod yapımında kullanılabilecek bir polimer. Elektronik yük dağılım eşyüzeyleri tek bağ-cift bağ sırasını göstermektedir. Sağ Panel: Tümüyle organik pilin şematik gösterimi [H. Nishide and K. Oyaizu, 21, 2339 (2009)].

Günümüz ticari pillerinin birçok dezavantajı bulunmaktadır:

1. Zehirli metaller içerdiği için çevreye olan zararları

2. Patlama tehlikeleri3. Uzun şarj süreleri 4. Şarj edildikçe kapasitelerinin

azalması

Organik radikal piller 1. İyon transferi yerine elektron transferi

prensibine bağlı olarak çalışır.Bu yüzden çok hızlı şarj olur.

2. Enerji yoğunluklarını uzun süre koruyabilirler

3. Zehirli madde içermezler ve patlama tehlikeleri yoktur.

Doç. Dr. Çetin KILIÇ

GYTE Çevre Mühendisliği Bölümünde çevresel izleme GYTE Çevre Mühendisliği Bölümünde çevresel izleme tekniklerinin geliştirilmesi amacıyla biyosensör çalışmaları tekniklerinin geliştirilmesi amacıyla biyosensör çalışmaları yapılmaktadır. yapılmaktadır.

Bu çalışmalar kapsamında hazırlanan çalışma elektrotlarının Bu çalışmalar kapsamında hazırlanan çalışma elektrotlarının yapımında nano boyutlu malzemeler kullanılarak yapımında nano boyutlu malzemeler kullanılarak nanoteknolojinin imkanlarından faydanılmaktadır.nanoteknolojinin imkanlarından faydanılmaktadır.

Şu ana kadar dizayn edilmiş biosensörler

•Nitrat biyosensörü•Laktat biyosensörü•Fenol Biyosensörleri

Prof.Dr. Bülent KESKİNLER

Nanotüp Katkılı Biosensör Çalışmaları

Nanoteknolojiler kullanılarak TSK’nın ihtiyaç duyduğu kimyasal ve biyolojik savaş ajanlarına ve patlayıcılara duyarlı biyolojik ve kimyasal sensör ve sensör dizileri geliştirilmesi, elde taşınabilir bir detektör prototipinin tasarım ve imalatı.

Proje beş alanda yapılacak çalışmaları kapsar: •Nanoteknolojik transduserlerin geliştirilmesi•Nanoteknolojik kimyasal algılayıcıların tasarım ve geliştirilmesi•Nanoteknolojik biyolojik algılayıcı tasarım ve geliştirilmesi•Sensör dizileri geliştirilmesi•Örüntü tanıma yöntemlerinin geliştirilmesi

Tübüler yapıda düzenlenen (self-assembly yapan) oksamid oksim’in nikel(II) ve palladyum(II) kompleksleri

N

N

N

N

N

NM

N

NR

R N

N

O

O

M

R

RN

N

O

O

H

H

Transition Metal Complexes of vic-dioximesPhthalocyaninePorphyrin

M

N

N

N

N

Algılayıcı Malzemeler

ASKERİ AMAÇLI KİMYASAL VE BİYOLOJİK SENSÖRLER Z. Öztürk, V.Ahsen ve grubu (GYTE)

Kimyasal ajanlar SAW ile resonator esasına göre algılanır

Nanotüp üzerine biyolojik ajan veya Antikorun immobilizasyonu

Seçiciliği arttırmak için Fonksiyon kazandırılmışnanotüpler

Prof Dr Zafer Ziya Öztürk-GYTE

Yüzey Akustik Dalga (SAW) TabanlıKimyasal ve Biyolojik Sensörler

NANOTEKNOLOJİK HİDROJEN SENSÖRLERİNİN ARAŞTIRILMASI VE GELİŞTİRİLMESİ

PROF. DR. ZAFER ZİYA ÖZTÜRK,

Şekil 1. Yüksek derecede yönelimli pirolitik grafit üzerinde Pd nanotel elektrodepozisyonu a) v şeklinde kanallar b) PdCl2 çözeltisinden Pd nanotel depozisyonu

ZnO nanotellerin Pt nanoparçacıklarlamodifiye edilerek hidrojen sensörü olarakkullanılabilmektedir.

TiNT sensör geometrisi

SOLSOL--GEL ESASLI BİYOSENSÖRGEL ESASLI BİYOSENSÖR

Analit ortamları (hava, su, insana ait doku ve kan örnekleri, katı örnekler)

Analit örnek ortamı

SiO2 (%70) -TiO2 (%30) Y Y Y Y

Cam

Prizma

Y Y Y Y Y Y

Hava boşluğu

YY

Y

Doç. Dr. M. Hasan ASLAN ve Doç. Dr. A. Yavuz ORAL

Manyetik Nanoparçacıklar ile Kanserli Hücreler Daha kolay Manyetik Nanoparçacıklar ile Kanserli Hücreler Daha kolay Görüntülenebilir. (MRI)Görüntülenebilir. (MRI)

Reference: Ed Neuwelt, Oregon Health Sciences University

Nanoparçacıklar Nanoparçacıklar yanlızcayanlızca kanserli hücrelerin yok kanserli hücrelerin yok edilmesinde kullanılmaktadır.edilmesinde kullanılmaktadır.

Reference: Jennifer West, Rice University

Fotokatalizör ile ışık altında kendini temizleyen yüzeylerFotokatalizör ile ışık altında kendini temizleyen yüzeyler(Nano(Nano--TiO2)TiO2)

Çevredeki eşyalardan gelen zararlı etkilere sahip formaldehit ,toluen, benzen gibi havaya

karışmış kimyasalları temizler.

Kötü koku oluşturan hidrojensülfür, amonyak ve methanetiol gibi kimyasallara karşıda etkilidir.

http://www.nanoprotect.co.uk/photocatalyst-ps.html

AntiAnti--bakteriyel Spreylerbakteriyel Spreyler(Nano(Nano--gümüş)gümüş)

http://www.nanoprotect.co.uk/anti-bacterial-fungi.html

E-coli, Salmonella, Vibrio, Staphylococcus aureus tipi bakteri ve mantarlara karşı etkilidir.

Akıllı TişörtlerAkıllı Tişörtler

http://www.sensatex.com/smartshirt.html

Yıkanabilir,Nanoyapılı İletken fiber sensörlerKalp atışlarını, hareketliliği raporlar.Askeri kullanımı mümkün...

Sıvı KristallerSıvı Kristaller göstergelerle hayatımıza girmiş bulunmaktadır saatler, hesap makineleri cep telefonları dijital kameralar dizüstü ve masaüstü bilgisayarlar yeni nesil televizyon ekranları

Gelecekteki potansiyel uygulamaları: muhtelif optik elemanlar 3 boyutlu holografik göstergeler iletişim cihazları “elektronik kağıt” muhtelif sensörler

Sıvı kristaller: kısmen düzenli sıvılardır termodinamik olarak sıvı ve katı faz arasındadır anizotropik sıvılardır kendiliğinden organize sistemlerdir

CH3O CH N C 4H9

L3nm

Cam alt taban

Cam alt tabanITO elektrot

Yönlenim katmanı

5m

Standart bir SK sandviç hücre:

Sıvı Kristal + Nanotüp karışımları

Nanotüplerin yönlendirilmesi Muhtemel uygulamalar (Nanoelektronik, Fotonik, Sensörler..)

Nanotüpler de çeşitli uygulamalara adaydır, Fakatyönlenimlerinin kontrol edilmesi, yapışmadan muhafazaedilmeleri gibi teknolojik zorluklardan dolayı…

Numune hazırlama düşük nanotüp konsantrasyonlarıyla katkılama (<0.1%)Yarım saatten az ses-ötesi karıştırma

Yönlenmiş Sıvı Kristal

+Karbon nanotüpler

Aynı şekilde optik karıştırma da düşünülebilir: SK’leri özel azo boyalarla katkılamak UV aydınlatması ile trans-cis izomerizasyonu SK moleküllerin planar yönlenimden hemeotropikyönlenime geçmesi Sistemin yalıtkan durumdan iletken durumaanahtarlamak

SK-Nanotüp UV sensörleri …

UV

azo boya SK molekül Nanotüp

Yüzey AlanıYüzey Alanı--Verimlilik Verimlilik Geleneksel olarak katalizör Cu, Ni, Fe, Rh ve Geleneksel olarak katalizör Cu, Ni, Fe, Rh ve bunların dışında birçok farklı yapıda veya bunların dışında birçok farklı yapıda veya kompozisyonda olabilen aktif metal/metalkompozisyonda olabilen aktif metal/metal--oksit oksit bileşenlerinin reaksiyonlarının karakterizasyonubileşenlerinin reaksiyonlarının karakterizasyonu

Yakıt Hücrelerindeki çalışma şartlarında aktivasyon Yakıt Hücrelerindeki çalışma şartlarında aktivasyon verimliliklerinin ve dayanıklılıklarının (erozyonun verimliliklerinin ve dayanıklılıklarının (erozyonun önlenmesi) artırılmasıönlenmesi) artırılması

Katalizör yüzeylerin kaplama tekniklerinde Katalizör yüzeylerin kaplama tekniklerinde kayıpların ökayıpların önnlenmesi lenmesi yeni proses teknolojilerine yeni proses teknolojilerine yyöönelik ve var olanlarnelik ve var olanlarıınn teknolojilerinteknolojilerininin iyileştirme iyileştirme çalışmalarıçalışmaları

Destek malzeme-nanoparçacık

ara yüzeyindeki yüksek aktiviteli

atomlar

Belirli bir yüzeyyönelimini terciheden tepkimeleriçin uygun, özel

morfolojilinanoparçacık

HİDROJEN ENERJİSİ ARAŞTIRMALARI

Karbon destekli Pt nano Karbon destekli Pt nano ParcParcııklardan klardan

OluOluşşturulmuturulmuşş Katalizor YKatalizor Yüüzeylerzeyler

Hidrojen Yakit Hücresinde Kullanılan Membran Üzerinde

Görüntülenen Katalizor Yüzeyler

Dr. Ali Ata ve grubu (GYTE, NAnoteknoloji Merkezi)

GYTE Güneş Kollektor Sistemi

Yüksek yansıtıcı Katsayılı ve ısıl iletkenliğe Sahip Metal Altlık

Absorber Tabaka

Difüzyon Engeli

Koruyucu ve Anti-YansıtıcıTabaka

Tabaka Kalınlıkları

Dr. Ali Ata ve grubu (GYTE, NAnoteknoloji Merkezi)

FotoVoltaik HücrelerÜstünde Çalışılan Proje BaşlıklarıÜstünde Çalışılan Proje Başlıkları

Yeni nesil PV hücreleri için temel olan CIS, CIGS, CdS, CdTe ve GaAs gibi İkili Yeni nesil PV hücreleri için temel olan CIS, CIGS, CdS, CdTe ve GaAs gibi İkili ve üçlü faz sistemlerin optimizasyonu sağlıyarak yüksek verimli (%20 ve üzeri) ve üçlü faz sistemlerin optimizasyonu sağlıyarak yüksek verimli (%20 ve üzeri) sisinngle junction solar cell yapmak. gle junction solar cell yapmak.

Optimizasyonu sağlanmış ikili üçlü sistemler kullanılarak fabrikasyona yönelik Optimizasyonu sağlanmış ikili üçlü sistemler kullanılarak fabrikasyona yönelik process development üstünde çalışılarak yüksek verimliğe (%50 ye varan) sahip process development üstünde çalışılarak yüksek verimliğe (%50 ye varan) sahip uzun ömürlü çok katlı güneş hücreleri üretmek. uzun ömürlü çok katlı güneş hücreleri üretmek.

Uygulamaya yönelik mühendislik çalışması yapılarak %60 ve üzeri verimlilik Uygulamaya yönelik mühendislik çalışması yapılarak %60 ve üzeri verimlilik sağlsağlııyacak güneş panelleri dizayn edilmesi yacak güneş panelleri dizayn edilmesi

Fotovoltaik Üretim Teknikleri•Chemical Bath•Sputter Deposition•E-beam evaporation

GYTE Fizik Bölümünde, negatif kırılma indeksli malzemeler keşfedilmek üzere….

DENİZALTI VE MAYIN TARAMA GEMİLERİ İÇİN NANOKOMPOZİT MALZEMELER

Mayın tarama gemileri manyetik olmayan malzemelerden yapılmak zorunda olduğu için pervane ve şaftlar daha çabuk yıpranır. Bu ise bakım sürelerinin ve masraflarının artmasına sebep olmaktadır. Seramik kaplama istenen randımanı veremiyor. Seramik içerisine alimunyum oksit ve titanyum oksit katkılandırıldığında, •daha güçlü, •daha yapışkan, •daha esnek bir yapı kazanıyor.

Kullanım Alanları1. Mayın tarama gemilerinin pervane ve şaftlarında2. Denizaltıların açılan kapaklarında ve küreli valflerinde3. Gemilerdeki 80 tonluk klimalarda

MOLEKÜLER MAKİNALARMOLEKÜLER MAKİNALAR

NANO HAREKET ETTİRİCİNANO HAREKET ETTİRİCİ

Kaynak: IBM

NANOTIP UYGULAMALARINANOTIP UYGULAMALARI

NANO FABRİKANANO FABRİKA

KNT’lerin avantajları(1) Küçük çap (2) Uzun boy (3) Oldukça iyi iletken (4) Yüksek mekanik güç

KNT kullanılarak üretilmişbir Spin valf cihazı( A. J. Epstein )

SK yönlenimi polarize mikroskop görüntüleriyle vekapasitans ölçümleriyle görülmektedir.

Nanotüplerin de beraberce yönlendiğini nasılanlayabiliriz? İLETKENLİK ÖLÇÜMLERİ

0 2 4 6 8 10

0

200

400

600

800

1000

cond

ucta

nce

/ S

voltage / V

pure E7 E7+SWNT

SK’in eşik yönlenim voltajı geçilir geçilmez iletkenlikte ciddi bir artış gözlemlenmektedir

Nanotüpler yalıtkan yönlenimden iletken yönlenime dönmektedir.

Elektriksel karıştırma

Küçük Boyutlarda Alışılmadık ÖzelliklerKüçük Boyutlarda Alışılmadık Özellikler::Yüzey Alanının Hacme Oranı Artar. Dolayısıyla yüzey atomlarının hacim atomlarına oranı artar.Tipik bir malzeme için 1 cm kenarlı bir küp için yüzey/hacim oranı: 0.6*10-7

1 nm kenarlı bir küp için yüzey/hacim oranı: 0.6

Farklı fiziksel kuvvetler etkili olmaya başlar, varlığına alıştığımız bazı kuvvetler de önemini yitirir:Gravitasyon hacime(kütleye) bağlı olarak artıp azalırken, Van der Waals ve yüzey etkileşimleri yüzey alanıyla artıp azalır.

Momentum daha az önemli hale gelirken, termal etkiler daha büyük önem kazanır. Kuantum etkileriyice baskın hale gelir.

Boyutla Değişen Özellikler:1. Kimyasal Özellikler- reaktivite-katalitik özellikleri2. Termal Özellikler- Erime sıcaklığı3. Mekanik Özellikler- yapışma- kapillary kuvvetler4. Optik Özellikler- Işığın soğurulma ve saçılması5. Elektriksel Özellikler- Tünelleme Akımları6. Manyetik Özellikler- Super paramanyetik etkiler