Endüstri Radyo
BİLİMİ TEKNOLOJİYE DÖNÜŞTÜREN LABORATUVAR: OPTOELEKTRONİK AYGIT VE MALZEME ARAŞTIRMA LABORATUVARI
Endüstrileşmenin ana başlıkları incelendiğinde bilim, teknoloji ve ekonomi kavramları karşımıza çıkar. Günümüzde teknoloji bilimsel bilgi temelli olup sürekli bir yenilikçi yaklaşım gerektirirken, üniversite- sanayi işbirliğinin önemini bir kere daha hatırlıyoruz. Bilimsel bilginin gündelik yaşama ve günümüz dünyasına damga vuran çıktılara dönüşmesi 21. yüzyılın başlıca amaçları arasında. Eskişehir Teknik Üniversitesi de yenilikçi yaklaşım ile sürdürülebilirliği merkeze alan topluma dönük çalışmaları ile dikkat çekiyor. Bu çerçevede Eskişehir Teknik Üniversitesi’nin öne çıkan laboratuvarlarından biri de Optoelektronik Aygıt ve Malzeme Araştırma Laboratuvarı. Fen Fakültesi Fizik Bölümü Katıhal Fiziği Anabilim Dalı bünyesinde yer alan Optoelektronik Laboratuvarı’nın kuruluş süreci ve faaliyetlerini laboratuvar kurucusu Prof. Dr. Engin Tıraş hocamızdan dinliyoruz.
Optoelektronik Laboratuvarı
Bilimsel Araştırma Projesi (BAP) kapsamında 2006 yılında başlanan Optoelektronik Aygıt ve Malzeme Araştırma Laboratuvarı’nın kurulumu 2008 yılında tamamlandı. O dönemki öğrencilerimizle birlikte bu laboratuvarın faaliyete geçebilmesi için büyük emek sarf ettik diyebilirim. Öyle ki, laboratuvarın içerisinde kullanacağımız cihazlara giden elektrik ve soğutma suyu hattını dahi kendimiz çektik. Laboratuvarın teknik altyapısının ve sürdürülebilirliğinin sağlanması için gerekli olan bu ve bunun gibi pek çok detayı kendi çabalarımızla tamamladık. Analiz programlarını da kendimiz yazıyoruz. Laboratuvarda tam olarak ne gibi çalışmaların yürütüldüğü konusuna gelecek olursak düşük boyutlu yapıların elektronik ve optik karakterizasyonunu gerçekleştirdiğimizi belirtmeliyim. Bu düşük boyutlu yapılar olan transistor, lazer, LED, detektör, güneş pili gibi aygıtların temel fiziksel karakteristiklerine bakıyoruz. Yani, “Yapının içinde elektron nasıl hareket ediyor? Hızını nasıl artırabiliriz? Yapıdan istediğimiz ışını nasıl çıkartabiliriz? Dışarıdan gelen ışını nasıl algılarız?” gibi soruların yanıtını almak için bu çalışmaları yürütüyor ve bu durumlarla ilgili gelişmiş teorileri uyguluyoruz. Araştırmalarımızda malzemelerin teknolojik aygıt olarak değerlendirilebilme ihtimali üzerinde çalışmalar yapıyoruz. Yani temel malzeme araştırmasından ziyade, “Ben bu malzemeyi nasıl kullanırım ve nasıl teknolojik bir aygıta dönüştürürüm?” gibi sorularla yola devam ediyoruz. Laboratuvarımızda temel araştırma da yapılabilir, bu altyapıya sahibiz ancak bizler daha çok teknolojiye ve aygıta dönük somut çıktılar elde etmeyi hedefliyoruz. Gündelik yaşamda kullanılması için inovasyon üretiyoruz ve “Nasıl yapılır?” kısmına bakıyoruz. Özel bir sistem altyapımız var. Bildiğimiz kadarıyla Türkiye’de başka bir kurumda veya birimde benzer bir sistem henüz yok.
“Laboratuvarımızda temel araştırma da yapılabilir, bu altyapıya sahibiz ancak bizler daha çok teknolojiye ve aygıta dönük somut çıktılar elde etmeyi hedefliyoruz.”
Peki, nedir bu sistem?
Öncelikle 11 Tesla büyüklüğünde bir manyetik alan üretebilen bir sistem. Bunun gibi daha yüksek manyetik alanlara çıkan sistemler de mevcut. Örneğin İstanbul Üniversitesi’nde 20 Tesla’ya kadar çıkan bir sistem var. Ancak bizim sistemiz optik pencereleri olan ender sistemlerden birisi. Bu yüksek manyetik alan değeri pusulayı saptıran manyetik alan değerinin 220 bin katı. Kullandığımız sistemle 1,7 Kelvin’e (-271 derece) kadar deney yapma şansına sahibiz. Bu sıcaklıklar atomların titreşiminin yavaşladığı ve elektronların sadece tasarladığınız yapıya bağımlı hareket ettiği sıcaklıktır. Burada düşük sıcaklıklarda tespit ettiğimiz üstün özellikleri oda sıcaklığına taşımak asıl amacımız. Sistemi kontrol eden tüm ara yazılımları ve sistemin tasarımını soğutucu üniteyi üreten şirketle birlikte oluşturduk. Bu nedenle sistem çok özel bir yere sahip. Laboratuvar kapsamında yürüttüğümüz deneylerde kullandığımız manyetik alan kaynağı olmayan 3 Kelvin (-270 derece) sıcaklığa inebilen bir sistemimiz daha mevcut. Her iki sistemi özel kılan tarafları, optik pencereleri aracılığıyla örneği dıştan görme imkânı sağlaması. Optik ışını üzerine gönderip yaptığı tepkiyi ya da örnekten gelen ışına bakabilirsiniz. Manyetik alanda optik ölçümler diyebiliriz buna. Örneklerin manyetotransport yani manyetik alanda iletim özelliklerine baktığımız sistemlerimiz bunlar. Örneğin yüksek elektron mobiliteli transistörler (High Electron Mobility Transitor, HEMT) üzerinde epeyce çalışma yaptık. Burada mobilite dediğimiz şey, elektrik alan başına hızlanma miktarıdır. Ne kadar artırırsanız yapacağınız aygıtı da o kadar hızlandıracağınız anlamını taşıyor.
Nedir mesela, cep telefonunuzda bir tuşa bastığınız andan itibaren aynı anda komutun yerine gelmesini isteriz. Yani yüksek mobiliteli cihazlara ihtiyaç var ve biz bunların araştırmasını yapıyoruz. Tabii burada elektronun doğasından dolayı da hızımız kısıtlanıyor. Dolayısıyla hızlı aygıt yapabilmek için yeni bir yol aradık. Optik ışınları kullanırsak daha da hızlı aygıtlar yapma şansına sahip olabileceğiz diye çalıştık. Bu konuda araştırma yaptık ve iki tane patent başvurusunda bulunduk. Patenlerimizden biri sayısal elektronik devrelerindeki mantık devresi gibi çalışan, ama bu işi ışıkla yapan aygıtımız (light logic). Aygıt ışık açıkken “1” kapalı iken “0” mantığına göre çalışıyor ve giriş voltajına göre mantık devre elemanlarından “özel veya kapısı” davranışı gösteriyor. Tasarlanan bu ürün kullanılarak tüm sayısal devre elemanları yapılabilir. Önemli bir kazanım oldu. Bu yapı aynı zamanda mevcut kullanılan mavi ışık yayan diyotlara göre daha az enerji harcayıp daha fazla ışık yayıyor. Mavi LED önemli; çünkü şu an teknolojide kullanılan bütün beyaz LED ampuller aslında mavi LED, üzeri fosforla kaplandığında beyaz ışık elde edilebiliyor. Yapının geometrisi değiştirilerek üzerine düşen ışını dalga boyunu değiştirme özeliğine de sahip. Sonuçta çalıştığı dalga boyu aralığı ile telekomünikasyon hatlarında kullanılma olasılığı da var.
“Patenlerimizden biri sayısal elektronik devrelerindeki mantık devresi gibi çalışan, ama bu işi ışıkla yapan aygıtımız (light logic). Üzerinde çalıştığımız diğer bir konu ise lazerler. Optoelektronik Aygıt ve Malzeme Araştırma Laboratuvarı’nda yaptığımız ilk projelerden biri uydu haberleşmesinde kullanılan lazeri yapmaktı.”
Üzerinde çalıştığımız diğer bir konu ise lazerler. Lazerler, teknolojik üretimde kesip, biçme, şekil verme, telekomünikasyon hatlarında dalga üreteci, tıbbi tedavi yöntemlerinde ise tedavi etme gibi birçok alanda kullanılıyor. Çoğumuzun bilgisayarlarda kullandığı blue-ray okuma kafalarında da yer alıyor. Örneğin, Optoelektronik Aygıt ve Malzeme Araştırma Laboratuvarı’nda yaptığımız ilk projelerden biri uydu haberleşmesinde kullanılan lazeri yapmaktı. Bu, 1,3 ve 1,5 mikrometre dalga boyuna sahip bir lazerdi. Malzemelerimiz Finlandiya’dan geldi. Orada yaptığımız araştırma özel bir firma tarafından şu an uydu haberleşmesinde kullanılıyor.
Örneklerimiz Türkiye’de daha çok Bilkent Üniversitesi NANOTAM’dan geliyor. Yurtdışından ise Fransa LAAS, Amerika Cornell Üniversitesi, Yunanistan Girit, Finlandiya’daki gruplar, İngiltere Sheffield Üniversitesi ve Rusya’dan gelen örnekler var. Örnek üretimi özel bir süreç, sürdürülebilir olması için hem ekip hem de maddi destek çok önemli. İstanbul Üniversitesi, Gazi Üniversitesi, Antalya Bilim Üniversitesi, Burdur Mehmet Akif Üniversitesi, Sabancı Üniversitesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Hacettepe Üniversitesi ve Roketsan gibi kuruluşlarla da ortak çalışmalar yürütüyoruz. Grubumuzda, ben ve Dr. Öğr. Üyesi Şükrü ARDALI ile birlikte YÖK 100/2000 kapsamında iki doktora öğrencimiz var. Doktora öğrencilerimiz bir proje üreterek tezlerine başlıyorlar. Laboratuvarımızdan şu ana kadar 2 doktora tezi ve 6 yüksek lisans tez çalışması yapıldı. Yurtdışından ve yurtiçinden iş birliği halinde bulunduğumuz gruplardan da uzun dönemli yüksek lisans öğrencileri ve doktora sonrası araştırmacılar da geliyor.
