Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Müh.

Parçacık Hızlandırıcıları, elektrik ve manyetik alanları kullanarak yüklü parçacık demetlerini hızlandıran, bir çok uygulama alanına ve ileri düzey donanıma sahip stratejik (üretken, kritik) teknolojidir. Metre boyutlarından kilometre boyutlarına uzanan büyüklükleriyle hızlandırıcılar MeV ile TeV arasında istenilen enerjilere sahip çeşitli demetler elde etmeye imkan verirler. Maddenin iç yapısının incelenmesinden Toryum yakıtlı nükleer reaktörlere, malzeme bilimi ve nanoteknolojiden kanser tedavisine uzanan geniş uygulama yelpazesinde 30 bin civarında Parçacık Hızlandırıcısı istisnai bir yere sahiptir. İnsan Genomu projesi Sinkrotron Işınımı ve Nötron Kaynakları sayesinde gerçekleşebilmiştir, İyon Ekimi çağdaş mikro-elektroniğin önemli bir parçasıdır... (bak: S. Sultansoy, "Accelerator Technology for the Mankind", http://arxiv.org/abs/physics/0611076) TOBB ETÜ Hızlandırıcı Teknolojileri Araştırma Grubu uluslararası (LHeC, CLIC, FCC) ve ulusal (TAC) projelerine katkıda bulunmakla birlikte, üniversitemizde CERN desteği ile MeV enerjili elektron hızlandırıcı kurulması ve ülkemizde Hızlandırıcı Sürümlü Toryum Yakıtlı Nükleer Santral teknolojisinin gelişmesi ile ilgili çalışmalar sürdürmektedir.

İlgili Projeler:

• "Linak-LHC Bazında ep, p, eA ve A Çarpıştırıcıları", DPT-TAEK, 2008-2011 "A Large Hadron electron Collider at CERN", http://lhec.web.cern.ch/ "Compact Linear Collider", http://clic-study.web.cern.ch/ "Future Circular Collider", https://fcc.web.cern.ch/Pages/default.aspx "Turkic Accelerator Complex", http://tac.en.ankara.edu.tr/

İnsanlığın yaşadığı evreni anlama çabası ve bu yöndeki çalışmaları bugün Yüksek Enerji Fiziği (YEF) olarak nitelendirilen bir alanda devam etmektedir. Maddenin temel yapıtaşlarını ve bunları bir arada tutan kuvvetleri araştırmak insanları, daha fazla düşünmeye, soru sormaya ve bunun sonucunda yeni teknolojiler üretmeye yöneltmiştir. Rutherford Deneyi ile temelleri atılan modern bilimde, atomun yapısı (Mehmet Akif Ersoy'un tabiriyle "Maddenin kudret-i zerriyesi") bilim insanları tarafından "binlerce emek" sarf ederek araştırılmaktadır. Bugün Yüksek Enerji Fiziği’nde halen yanıtlanmayı bekleyen bir çok problem mevcuttur. Maddenin yapısını açıklamada başarılı olarak kabul edilen Standart Modelin hali hazırda cevaplayamadığı birçok soruların mevcut olması bilim insanlarını Standart Model ötesi başka kuramlara yöneltmiştir (Büyük Birleşim, SUSY, Preonlar, ek uzay-zaman boyutları vb). YEF grubumuz, ağırlıklı olarak, maddenin muhtemel yeni yapı düzeyi (kuarkları, leptonları ve bozonları oluşturan preonlar) üzerinde kuramsal çalışmalar yapmaktadır. Bu kuramları test etmek amacı ile dünyanın en büyük araştırma merkezi olan CERN (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) bilim insanlarına ev sahipliği yapmaktadır. TOBB ETÜ CERN'de Higgs bozonunu bulan iki deneyden biri olan ATLAS kollaborasyonunun üyesidir. YEF grubumuzun önerdiği birkaç yeni süreç ATLAS araştırma programına dahil edilmiştir.

İlgili Projeler:

• "Maddenin Muhtemel Yeni Yapı Düzeyinin TeV Enerjili Çarpıştırıcılarda Aranması", TÜBİTAK 1001, 2015-2018 "CERN - ATLAS Deneyinde Veri Alımı, Veri Analizi, Detektor, Tetikleme ve Veri Akış Sistemlerinin İşletilmesi ve Yukseltilmesi ", Kalkınma Bakanlığı - TAEK, 2011-2016 "ATLAS Experiment", http://atlas.ch/ "Turkic Accelerator Complex", http://tac.en.ankara.edu.tr/ Öğretim Üyeleri:  

Yakıt pilleri bilinen alternatif enerji kaynakları arasında (güneş enerjisi, rüzgar enerjisi vb.) yüksek verimli güç üretme kapasitesine sahip ve yakın geleceğin en önemli enerji üreteci olarak öngörülmektedir. Yakıt pillerinin temel prensibi zararlı gaz emisyonu olmaksızın, kullandığı yakıtı doğrudan yakmadan enerji elde etmesidir. Günlük yaşamda kullandığımız normal pillerden farkı ise, sisteme yakıt beslendiği sürece enerji üretimine devam edilmesidir. Bu enerji, bir otomobili çalıştırabilir veya bir yerleşim merkezinin enerji ihtiyacını karşılayabilir. TOBB ETÜ Enerji Araştırmaları Laboratuarında Doç. Dr. Mehmet Sankır ve ekibi tüm kompenetleri yerli olarak üretilen ilk yakıt pilini dizayn etti. Bu yakıt pilini insansız hava taşıtlarında kullanmak üzere protoip üretim çalışmalarına da başlandı.

İlgili Projeler:

• "1-5 kW Arasında Çalışan Proton Geçirgen Zar Yakıt Pilinin Üretilmesi ve Güç Ünitesi Olarak Kullanılması", T.C. Sanayi ve Ticaret Bakanlığı - SANTEZ, 2009-2012. "Elektrikli Araçlar İçin Kimyasal Hidritler ile Yüksek Kinetikli Hidrojen Gazı Elde Eden Kartuj Sistemi Üretilmesi", TUBİTAG MAG, 2012.

Güneş pilleri yarıiletken malzemeler kullanılarak güneş enerjisinin direkt olarak elektriğe çevrilmesini sağlayan cihazlardır. Genel olarak güneş pilleri, yarıiletken malzemenin tek kristal yığın veya polikristal ince film olarak üretilmesi ile elde edilir. İnce film güneş pilleri yığın güneş pillerine kıyasla daha az aktif malzeme kullanılması ve farklı alttaşlar üzerinde üretim yapılabilmesi gibi avantajlarından dolayı öne çıkmıştır. Özellikle ağırlık/performans/maliyet ilişkisinin kritik olduğu uygulamalarda bu teknoloji önemli bir yer tutumaktadır. TOBB ETÜ Enerji Araştırmaları Laboratuarında yeni nesil üretim yöntemleri ve malzemeler kullanarak maliyet etkin ince film güneş pilleri polimerler gibi mekanik olarak dayanımı yüksek, esnek ve hafif malzemeler üzerinde üretilmektedir.

İlgili Projeler:

• "CdS/CdTe Hetero Nano Yapılarının Elektrokimyasal Sentezi, Elektrik ve Optik Performanslarının İncelenmesi", TÜBİTAK, Ekim 2007-Nisan 2010.
• "Ultrasonik Sprey Isıl Ergime Yöntemi ile Bükülebilir CIGS Güneş Pillerinin Üretimi ve Elektro-Optik Performanslarının İncelenmesi", TÜBİTAK, Kasım 2010-Mart 2013
• "Bakır-İndiyum-Sülfür İnce Film Güneş Pillerinin Üretimi", T.C. Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Eylül 2012-Eylül 2014

Biyosensörler, biyolojik materyaller içeren ve/veya bunların çeşitli ortamlardan kalitatif ve kantitatif tayininde ve izlenmesinde kullanılan cihazlardır. Bir biyosensör 3 temel bileşenden oluşur: (i) tanıyıcı bölüm; (ii) tanıyan ile tanınan arasındaki etkileşimi elektrik sinyaline çeviren “çevirici”; (iii) elektronik bölüm. Biyosensörün tanıyıcı tabakasına sabitlenmiş “tanıyan” ile tayini gerçekleşecek olan “tanınan” arasında, sensör yüzeyinde bir etkileşim oluşur. Bu etkileşim sonucunda oluşan değişiklik, örneğin bir elektrokimyasal değişikliğe neden olur. Alternatif olarak etkileşim sonucu ısı çıkışı veya ısı kaybı olur, optik özellikler değişir veya kütle değişimi gözlenir. Cihazdaki “çevirici” birimi bu değişimi algılar ve elektrik sinyaline çevirir, bu da elektronik bölüm tarafından değerlendirilir ve sayısal olarak okunabilir verilere dönüştürülür. Yüzey plazmon rezonans (SPR) biyosensörleri, sensör yüzeyi üzerindeki optik değişimleri algılayan, optik çevirici temelli bir biyosensör çeşididir. Bizim geliştirdiğimiz biyosensör düzeneğinde (Nano Letters 2010), fonksiyonel polimerik nanoçubuk dizilimleri dalga-klavuzu görevi görmekte ve geleneksel biyosensörlere nazaran 7.5 kat daha hassas sonuçlar vermektedir. İleriye dönük planımız nanoçubuk dizilimli sensör platformumuzun hassalığının yanı sıra seçiciliğnin de artttırılmaıs ve maliyetinin düşürülmesidir.

İlgili Projeler:

• "Moleküler Baskılı Polimerik Nanoçubuk Dizilimlerinin Entegre Elektrik-Mekanik-Optik Biyotarayıcı Uygulamaları Için Tasarım ve Üretimi", TUBITAK 1001, 2013-2016.
• "Effect of Hard-Confinement on Soft Matter", Max-Planck Society Partner Group Grant, 2013-2016.

İyon kanalları sinir ve kas hücrelerinde elektrik sinyallerinin iletilmesini sağlar. İyon kanallarının çevresel ya da genetik nedenlerle düzgün çalışmaması birçok hastalıkların kaynağıdır. Dolayısıyla iyon kanallarının işleyişlerinin moleküler düzeyde anlaşılması, nöroloji, fizyoloji ve ilaç biliminde en önemli problemlerden biridir. İyon kanalları için tabiat, etkili, seçici ve gereksinimleri karşılayan zengin bir toksin kütüphanesi sunmaktadır. İlaç tasarımında laboratuar çalışmalarıyla bilgisayar simülasyonlarını birleştirmek, süreci daha da zenginleştirilebilir. Kapasite ve hız olarak yüksek performanslı bilgisayarların gelişimiyle proteinlerin moleküler seviyedeki simülasyonlarını ve ligandlarla etkileşimini doğru olarak incelemek mümkündür. Bu gücü kullanarak kanal, taşıyıcı ve reseptörlere toksin bağlanmasını hesapsal olarak çalışmak suretiyle toksin peptitlerinden yeni ilaçlar geliştirilmesi hedeflenmektedir.

Tatlı su kaynakları tüm yaşam ve insan aktiviteleri için en gerekli, sürdürülebilir gelişim içinse öncül koşuldur. Dünya yüzeyinin %70'i sularla kaplı olmasına rağmen, içilebilir tatlı su miktarı bunun yalnızca %0.7'sidir. Desalinasyon, tuzsuzlaştırmaktır. Suda mevcut tuzu, mineralleri ve diğer safsızlıkları gidererek; içme, sulama, kullanma amaçlı su elde edilmesini hedefleyen proseslere genel olarak desalinasyon prosesleri adı verilir. Üç tarafı denizlerle çevrili olan ülkemiz, desalinasyon sisteminin hayata geçirilmesine son derece uygundur. Desalinasyon sayesinde mevsimsel etkenler yüzünden veya küresel ısınma nedeniyle tatlı su kaynaklarındaki azalmanın olumsuz etkisi ortadan kaldırılabilecektir.

İlgili Projeler:

• "Su arıtım sistemleri için yeni yüksek teknolojili ultrafiltrasyon ve ters ozmos zarlarının hazırlanması ve test edilmesi", TÜBİTAK TBAG 108T099, 2008-2010.

Günümüzde plastik malzeme tüketimi hızla artmakta olup, bu tüketim sonucunda oluşan atıklar ciddi boyutta çevre kirliliğine neden olmaktadır. Bu sorunun üstesinden gelmek ve depolama, yakma yöntemlerinin dezavantajlarından kurtulmak için plastiklerin katalizörsüz veya katalizörlü ortamda ısı yoluyla parçalanarak monomerlerine, çeşitli yakıtlara ve/veya petrokimya sanayi için gerekli olan kimyasallara dönüştürülmesi, plastik atıkların oluşturduğu kirlilik probleminin çözümü için diğer yöntemlere alternatif olarak düşünülmekte, bu dönüştürmenin daha verimli olabilmesi için tepkime ortamında kullanılacak yeni nesil katalizörlerin (nanokatalizörler) sentezlenmesi hedeflenmektedir.