18/9/2007
AB DESCARTES ÖDÜLLÜ TEK TÜRK PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi Başkanı Prof. Dr. Ekmel Özbay, 'daha küçük cep telefonu ve 200 saatlik DVD' gibi sonuçları olan çalışmasıyla, AB'nin en iyi bilimsel projelere verdiği 'Descartes Bilim Ödülü' alan ilk Türk oldu.
Yunanistan, ABD ve İngiltere'den bilim adamlarıyla birlikte 1999 yılında başlatılan 'meta malzeme' ya da 'solak malzeme' araştırmasını başarıyla sonuçlandıran Prof. Dr. Özbay ve ekibi, beş önemli projeye verilen Descartes ödüllerinden birini kazandı. Işığın ters yönde kırılmasını sağlayan malzemeyi üreten Özbay ve birlikte çalıştığı bilim adamları, bu yöntem sayesinde cep telefonları ve bilgisayar çiplerinin küçültülmesinden mikroskopların etkinliğinin artırılmasına kadar birçok etkisi olacak. Londra'daki 'Kraliyet Bilim Topluluğu'nda dün düzenlenen törene katılan Özbay, "Türkiye'yi bilimsel anlamda da Avrupa'ya soktuk" dedi.
Birçok alanda devrim yaratacak
Geliştirilen meta malzemenin belli bir açıyla kırılan ışığın ters yönde kırılmasını sağlayarak birçok alanda devrim niteliğinde yeniliklere
yol açacağını anlatan Prof. Dr. Ekmel Özbay, meta malzemelerin doğada bulunmadığını, laboratuvar ortamında geliştirildiğini ifade etti. Özbay, ışığın ters kırılmasının yeni bir optik sistemini ortaya çıkardığını ve normal kırılmanın ötesinde sonuçlar alınabildiğini belirtti. Özbay, şöyle konuştu:
"Örneğin normalde ışığı odaklamanın bir sınırı vardır. Bu da DVD'lerin kapasitesini belirler. Biz projemizle bu sınırı ortadan kaldırıp, bir DVD'nin kapasitesini 100 kat artırmayı hedefliyoruz. Böylece 200 saatlik filmi alabilecek DVD'ler üretmek, kapasiteleri 10 bin GB'ye kadar yükseltmek mümkün olabilecek."
Ekmel Özbay’ı ve Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi’ni daha ayrıntılı tanıyalım istedik.
TÜRKİYE’DE BİR İLK: BİLKENT ÜNİVERSİTESİ NANOTEKNOLOJİ ARAŞTIRMA MERKEZİ
Yunancada cüce anlamına gelen “nano” bir fiziksel büyüklüğün bir milyarda biridir. Örneğin, nanometre, metrenin milyarda biri olup, bir nanometre yaklaşık 2–3 atomun yan yana dizilmesiyle elde edilen uzunluktur. Nano ölçeklerde yapılan bilim çalışmaları yanı diğer adı ile nanobilim çok yeni değildir. Kimyacılar yüzyıllardır nanobilim ile uğraşmaktadırlar. Ancak son yıllarda yapılan çalışmalar sonucunda keşfedilen yeni yöntemler ile bu çalışmalar uygulamalı teknolojiye odaklanmıştır. Uygulamaya dönük nanobilime nanoteknoloji denmektedir. Nanoteknolojinin üç tanımlayıcı özelliği vardır:
1. Boyut: Nanoteknoloji 1 ila 100 nanometre boyutları arasında olan nanoyapıların araştırılıp, teknolojilerin geliştirilmesidir.
2. Davranış: Nanoteknolojide üretilen ve kullanılan yapılar çok küçük olduğundan, bu boyutlarda sınır ve kuantum etkileri baskın hale gelir. Yani nanoyapıların fiziksel davranışlarını daha büyük boyutlardaki (mikro)yapılara kıyasla farklı özellikler gösterir. Nanoteknoloji bu farklılıkların yaratılmasını ve yararlı şekilde kullanılmasını sağlayan teknolojidir.
3. Atom boyutunda işleme: Nanoteknoloji atomik ölçekte kontrol yeteneğinin geliştirilmesidir.
Yaklaşık 10 sene önce, ABD’nin eski başkanı Bill Clinton nanoteknolojiyi ABD’de en öncelikli ve kritik alan olarak ilan edince bu konu ABD’nin devlet tarafından en çok desteklenen programlarından biri oldu. ABD’de nanoteknoloji alanında çalışan büyük araştırma merkezleri – üniversite - sanayi araştırma üçgenleri kuruldu. ABD’yi yakından izleyen Japon hükümeti de daha önce benzeri görülmemiş parasal destekleri nanoteknoloji için seferber etti. Aynı şekilde Avrupa Birliği’nde de nanoteknoloji öncelikli bir alan olarak seçildi ve beş yıllık bir süre için nanoteknoloji ve ilgili alanlara 1,3 milyar Euro destek ayrıldı. Verilen destekler sonucunda, nanoteknoloji çok çeşitli alanlarda hızla yaşamımıza girdi. Bilişim ve haberleşmeden, savunma sanayi, uzay ve uçak teknolojileri ve hatta moleküler biyoloji ve gen mühendisliğine kadar birçok konuda yenilikler getirdi. Araştırmalar devam ettikçe nanoteknolojiden faydalanma alanları da artacaktır. Önümüzdeki birkaç on yıl içerisinde nanoteknoloji sayesinde bilgisayar işlemcileri ancak mikroskop altında görülecek, insan vücudunun içinde hastalıklı dokuyu bulup iyileştiren, ameliyat yapan nanorobotlar yapılacak, insan beyninin kapasitesi ek nanohafızalarla güçlendirilecek, günümüzdekilerden çok daha hafif ve dayanıklı malzemeler üretilecek, günlük yaşamda kullanılan tekstil ürünleri değişecektir.
Bilkent Üniversitesi’nde 2003 yılında Nanoteknoloji Araştırma Merkezi (NANOTAM) kurulmuştur. 2004 yılında kendi binasına taşınan merkezde 20 araştırmacı çalışmakta ve nanofotonik ve nano-optoelektronik alanlarında çeşitli ulusal ve uluslar arası araştırma geliştirme projeleri yürütülmektedir. Dört tanesi Avrupa Birliği projesi olmak üzere, ondört araştırma projesinde nanofotonik kristaller, nanoplazmonik yapılar ve nano-metamalzemeler konularında araştırma yapılmaktadır.
Şekil 1. Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi binası
Şekil 2. Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi litografi laboratuvarı
Şekil 3. Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi elektron mikroskop laboratuvarı
Araştırma konularımızdan olan fotonik kristaller periyodik bir yapı içerisinde ışığın yayılmasını engelleme özelliğine sahiptirler. Bir kelebeğin veya tavus kuşunun kanatlarında yer alan renklerin temel nedeni bu yapılarda doğal olarak bulunan fotonik kristallerdir. Fotonik kristalleri nanolitografi yardımı ile yarı iletkenler kullanarak da üretmek mümkündür. Işığın dalgaboyunun onda biri inceliğinde (30-50 nm) olan bu yapılarda oluşturulan düzensizlikleri kullanarak ışık çok küçük bir alana sıkıştırılabilir. Bu yaklaşım ile dünyanın en küçük çınlaçları yani ışığı çok küçük bir hacimde sıkıştırabilen yapılar tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu yapıların boyutları bir dalgaboyu küp hacminin 30’da biri kadardır. Bu kadar küçük boyutlara inebilen bu yapıları kullanarak dünyanın en küçük lazerleri yapılmıştır. Boyutları bu kadar küçülen lazerlerden milyonlarcası aynı malzemede yapılabildiği için bu fotonik kristal lazerler çok ucuz maliyetlere sahiptir. Nanofotonik kristal temelli bu lazerlerden çıkan fotonlar yine fotonik kristaller vasıtası ile yönlendirilerek ışığın bir devrenin değişik noktalara ulaşmasını sağlayabilir. Günümüzde 4-5 GHz’de tıkanma seviyesine gelmiş silikon temelli mikroişlemcilerin en büyük sorunu transistörler arasındaki elektronik iletişimin yavaşlığıdır. Boyutları 2 cm’e varan bu entegre devrelerde bilginin elektronik olarak bir uçtan diğerine taşınması çok uzun bir süre almaktadır. Oysa hepimizin bildiği gibi evrende ışıktan hızlı bir şey olamaz. Bu durumda bu bilginin optik olarak nanofotonik kristaller vasıtası ile taşınması günümüzdeki bu sınırlamayı ortadan kaldıracak ve bilgisayarların yüzlerce kez daha hızlı çalışmasına olanak tanıyacaktır. Benzer şekilde günümüzde internetin hızını belirleyen temel olarak elektronik devrelerdir. Bu elektronik devrelerin optik devreler ile değişimi sayesinde bilgi iletme hızında yüzlerce katlık bir hızlanma olacaktır. Bu optik entegre devreleri oluşturan lazer, modülatör ve detektörlerin yapımında, ve ışığın bu devre içersinde yönlendirilmesinde nanofotonik kristaller önemli avantajlar sağlamakta ve bu tür devrelerin boyutlarının çok küçülmesini sağlamaktadır.
Şekil 4: Bir tavus kuşunun kanatlarında bulunan renk çeşitliliği kanat üzerinde bulunan doğal nanofotonik kristallerden kaynaklanmaktadır.
Bir diğer araştırma konumuz nanoplazmonik aygıtlardır. Nanoplazmonik aygıtlar metal ve yalıtkan malzemelerin bir araya geldiği ara yüzeyde oluşturulan ve nanometre boyutlarına sahip olan yapılardan oluşmaktadır. Bu yapılarda ışık sadece bu ara yüzeyde yer almakta ve buradaki ışığın dalga boyu 10 nanometre seviyesine inmektedir. (Bu dalga boyu ışığın havadaki dalga boyundan 20-30 kat daha kısadır.) Böylelikle, moleküler seviyede etkileşim veya görüntü almak mümkündür. Optik-anten adı da verilen bu yapılar ile normal yöntemler ile mümkün olmayan optik görüntüleme çözünürlüklerine erişilmektedir. Ayrıca, DVD’lerin bilgi saklama kapasitesini yazılan ışığın dalga boyu belirlemektedir. Nanoplazmonik yapıları kullanarak DVD kapasitelerini çok arttırmak mümkün olacaktır.
Metamalzemeler ise doğada bulunmayan ama üretilebilen ve ışık kırılma özellikleri negatif olan malzemelerdir. Önce teorik olarak varlığı bulunan metamalzemeler daha sonra San Diego, Girit ve Bilkent üniversitelerinde ortak olarak yapılan çalışmalar ile deneysel olarak elde edildi. NANOTAM’da yapılan çalışmalarda dünyanın en küçük boyutlarına sahip negatif kırılma indeksli metamalzemelerini ürettik. Entegre devreleri küçültmeye çalışırken en büyük engel, bu devreleri yapımında kullanılan merceklerin optik çözünürlüklerin yetersiz kalmasıdır. Oysa nano boyutlarda sahip nano-metamalzemeler kullanarak geleneksel merceklerden çok daha yüksek çözünürlüğe sahip süper mercekler yapmak mümkündür. Entegre devre yapımında süper merceklerin kullanımı ile günümüzde ancak 1 transistörün sığabildiği bir alana 1000 transistör sığdırmak mümkün olacaktır.
Şekil 5: Işığın negatif özelliklere sahip olduğu metamalzemeler kullanarak transistörler 1000 kat daha küçük yapılabilecektir.
Nano yapılarda aynı malzemeden kontrollü bir şekilde başka dalga boylarında ışıma elde etme yetisi, kuantum noktacık katkılı organik LED (light emitting diode / ışıyan diyot) yapılmasına olanak sağlar. Kuantum noktacık yapılarında kısa optik dalga boylarına erişmek ve yeni ışık kaynakları yapmak mümkündür. Son yıllarda galyum nitrat (GaN) tabanlı yapılarda indiyum galyum nitrat (InGaN) kuantum noktacıkları kullanarak mavi LED ve lazer elde edilmiştir. Mavi ışığın büyük ekranlı göstergeler, trafik ışıkları, aydınlatma, tıbbi teşhis ve tanı ekipmanları ve fotolitografi sistemleri gibi birçok uygulama alanı bulunmaktadır. Merkezimize 2005 yılı başında yaklaşık 1.5 Milyon Euro mertebesinde bir yatırım ile alınan Metallo Organic Chemical Vapour Deposition (MOCVD) sistemi kullanarak Türkiye’nin ilk mavi ışık veren diyotu (mavi LED) üretilmiştir. MOCVD sistemi kullanarak yaptığımız başka bir çalışma nanoelektronik aygıtlardır. Elektronların nano ölçeklerde yapılan kuvantum kuyularında yüzlerce kez daha hızlı gitmeleri prensibine dayanan bu aygıtların çok önemli kullanım alanları vardır. Bu nanotransistörleri kullanarak yeni nesil cep telefon iletişim sistemleri ile günümüzde kullanılan kablosuz internetin hem hızını hem de erişim mesafesini 20-30 kat mümkün olacaktır.
|
|
|
|
Şekil 6 Mavi ışık kaynağı üretiminde kullanılan kristal büyütme sistemi: Metallo Organic Chemical Vapour Deposition (MOCVD) sistemi.
Şekil 7 Türkiye’de ilk kez üretilen mavi ışık (Bilkent Üniversitesi-NANOTAM).
Şekil 8 Bilkent Üniversitesi-NANOTAM’da üretilen nanoelektronik entegre devreler.
Şekil 8 Bilkent Üniversitesi-NANOTAM’da üretilen nanosensörler
NANOTAM bünyesindeki laboratuarlarda, 250 metrekarenin üzerinde temiz oda imkanı vardır. Temiz odalar Class-100 ve Class-10,000 standartlarındadır. Standarttaki sayı 1 metreküpte bulunan en fazla toz sayısını ifade eder. Bu temiz oda sistemi (bakım günleri hariç olmak üzere) yılın her günü 24 saat sürekli çalışmaktadır. Böylece tozsuz ortamda nano boyutlardaki deneyler hassasiyetle yapılmakta ve aygıtlar üretilebilmektedir. Laboratuarlarımız konularına göre, geniş kapsamlı litografi laboratuarı, üretim laboratuarı, elektro-optik ve mikrodalga laboratuarları olarak ayrılmıştır. Merkez içinde atomlar arası kuvvetleri ölçebilecek, yüzeylerde atomların dizilişini görüntüleyebilecek donanımlara sahip bir tarama tünelleme ve atomsal kuvvet mikroskobu bulunmaktadır. Ayrıca merkezimizde bulunan MOCVD (metal-organik kimyasal buhar çökeltilmesi) reaktörü ile değişik katmanlardan oluşan kristaller büyütülmekte, her katmanda atom çeşitleri ve oranları değiştirilip, kontrol edilmektedir. Bu sistem Türkiye’nin ilk araştırma amaçlı, çok yüksek kalitede epitaksiyel malzeme elde edilen reaktörüdür. Bu sistemi kullanarak oluşturulacak kristaller üzerinde dünyanın en hızlı nanotransistörlerini, en güçlü nanosensörlerini atom atom işleyerek üretmeyi hedefliyoruz.
Bilkent Üniversitesi’nde 3 yıl önce başlayan nanoteknoloji çalışmaları 2005 Ekim ayında başlamış olan “DPT Ulusal Nanoteknoloji Mükemmeliyet Merkezi” projesi ile yeni bir ivme kazanmıştır. Bu DPT altyapı destekleme projesinin toplam maliyeti 11 Milyon YTL’dır. Bilkent Üniversitesi de 4 Milyon YTL ek yatırım yapacaktır. Bu proje kapsamında Bilkent NANOTAM’da devam edilen nanoteknoloji araştırma konularının yanında nanofiber-nanotekstil, atom görüntüleme, nanooptik gibi yeni araştırma birimleri kurulacak ve bu yeni birimlerin laboratuvarları için Bilkent Üniversitesi tarafından yeni bir laboratuvar binası yapılacaktır. 5000 metrekare olması planlanan yeni laboratuvar binasında 50 kisinin görev alması beklenmektedir. Bilkent Fizik, Kimya, Elektrik-Elektronik, Biyoloji bölümlerinde görev alan öğretim üyeleri, doktoralı uzmanlar, doktora öğrencileri ile birlikte yurdun değişik bölgelerinden ziyaretçi olarak gelen bilim insanları bu yeni binada beraber çalışacaktır. Yeni altyapı ile birlikte Bilkent Üniversitesi’nde başlayan nanoteknoloji atılımının kısa zamanda ülkemizin istihdam kapasitesini arttıracak nanoteknoloji ürünleri ortaya çıkarması ve mikro teknoloji devrimini kaçıran ülkemizin nanoteknoloji devriminde hak ettiği yeri alması hedeflenmektedir.
Prof. Dr. Ekmel Özbay Kimdir?
Prof. Dr. Ekmel Özbay 1966 yılında Ankara’da doğdu. Liseyi Türkiye birincisi olarak kazandığı Ankara Fen Lisesi’nde okudu. 1983 senesi Üniversite Seçme ve Yerleştirme sınavında Türkiye birincisi olarak ODTÜ Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümünü kazandı. 1987 yılında ODTÜ’den mezun olduktan sonra yüksek lisans çalışmaları için Amerika Birleşik Devletlerine gitti. Stanford Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümünden 1989 yılında Master, 1992 yılında doktora derecesini aldı.
1995 yılında Türkiye’ye dönen Ekmel Özbay Bilkent Üniversitesinde öğretim üyesi olarak çalışmaya başladı. 2001 yılında Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA) asli üyeliğine seçildi. Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi’ni (NANOTAM) 2003 yılında kuran Ekmel Özbay, halen Bilkent Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği ile Bilkent Fizik Bölümünde öğretim üyesi ve Bilkent-NANOTAM başkanıdır.
Araştırma konuları yüksek performanslı nanoelektronik ve nanofotonik entegre devreler, güneş körü kızıl ötesi nitrat temelli detektörler, nanofotonik kristaller, metamalzemeler ve nanoplazmonik aygıtlar olan Ekmel Özbay’ın uluslararası hakemli (SCI) dergilerde yayınlanmış 110 bilimsel makalesi vardır. Bu yayınlara 1850’yi aşkın atıfta bulunulmuştur. Ayrıca ulusal ve uluslar arası konferanslarda 135 adet bildirisi sunulmuştur. Konusundaki uluslararası toplantılarda ve konferanslarda 50 davetli konuşma vermiştir. Bilkent’te öğretim üyesi olduğu süre içerisinde danışmanlığını yaptığı beş doktora tezi, onbir yüksek lisans tezi bitirilmiştir. Ekmel Özbay’ın danışmanlığında doktorasını alan araştırmacılar, Amerika Birleşik Devletlerinin saygın üniversitelerinde (MIT, Stanford gibi) doktora sonrası araştırma çalışmaları yapmaktadırlar. Ekmel Özbay, halen sekiz doktora öğrencisinin çalışmalarına danışmanlık yapmaktadır. Bilkent-NANOTAM bünyesinde tamamlanmış ve devam eden 24 bilimsel araştırma projesinin yürütücüsüdür. Avrupa Birliği Beşinci Çerçeve Programında bir projesi, Altıncı Çerçeve Programında ise iki projesi vardır. Kendisi Amerikan Optik Derneği’nin Optics Letters adlı dergisinin 2002 yılından itibaren bu yana editörüdür.
Ekmel Özbay’ın çalışmaları pek çok yurt içi ve yurt dışı ödüle layık görülmüştür. 1995 Parlar Vakfı Bilim adamı ödülü, 1996 Tugaç Vakfı Teknoloji Geliştirme ödülü, 1997 TÜBİTAK Genç bilim adamı ödülü, 1998 Sedat Simavi Bilim ödülleri ile 1997 yılında Amerikan Optik Kurumunun (OSA-Optical Society of America) Adolph Lomb madalyasını aldı. 2005 yılında Avrupa Birliği’nin (AB’nin) verdiği en büyük bilim ödülü olan Descartes Bilimsel Araştırma Ödülünü kazandı. Türkiye’den bu ödülü alan ilk araştırmacı olma başarısını gösteren Prof. Özbay bu ödülü negatif metamalzemeler üzerine yaptığı çalışmalar ile aldı.
Kaynak : http://www.afl.org.tr/mezun/e_bulten/2006/aralik/ekmelozbay.htm
Kategori: (Teknoloji) :: Yorum yaz!
:: Arkadaşına Gönder!
Yazan: Lovalite | Konu: Nano fotonik, optik teller | Tarih: 2008-06-06 17:41:39
Iyi gunler,
Fransada Lovalite isimli bir firmada ticari bolumunde yer aliyorum. Tesadufen sitenizi buldum ve size bir teklif etmek isterim.
Optik liflerin mikro ucunu sekillendiriyoruz ve uretiyoruz iletisimi netlestirmek ve guclendirmek amaciyla ; ve ayni zamanda Lumerical isimli FDTD yazilimini avrupada dagitiyoruz. Bu yazilim, nano teknolojiler uzerinde sentez deneyler yamak icin kullaniliyor.
Benim amacim urunlerimizi turkiyeye tanitmak ve turkiye pazarina acilmak. ayni zamanda turkiyenin nano teknoloji uzerinde gelismesi icin bir adim saglamak icin.
Size mail adresinmi birakiyorum : zengins@lovalite.com
internet sitemiz : www.lovalite.com
Lumerical sitesi : www.lumerical.com
Lutfen nano teknoloji uzerinde tanidiginiz calisan kisilere iletirmisiniz mesajimi.
Cevabinizi bekliyorum.
Saygilar.
Sinan Zengin
Bağlantı:: ::