TOBB ETÜ'de Nano Ölçekteki Cisimlere Görünmezlik Çalışmaları

TOBB ETÜ ve Katalonya Politeknik Üniversitesi'nin ortak çalışmasında nano ölçekteki cisimlere görünmezlik sağlamaya çok yaklaşıldı.

‘Nesneleri görünmez kılmak’, tüm dünyada merakla izlenen bilimsel araştırma alanlarından biri. TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi’nin (TOBB ETÜ), Katalonya Politeknik Üniversitesi (Barselona, İspanya) ile beraber, nesnelerin görünmezliğini sağlama konusunda önemli bir çalışmayı tamamlamak üzere olduğu bildirildi. İki üniversitenin ortak çalışmasında, görünmezliği sağlamadaki en temel problemlerden biri çözüme kavuşturuluyor.

‘Görünmezlik’ denildiğinde, dışarıdan bakan kimsenin o nesneyi görmemesini sağlamak kadar, görünmezlik perdesi ardında bulunan nesnenin dışarıda kalanları görebilmesi gerekiyor. Bu mesele henüz pratik ve uygulanabilir bir çözüme kavuşturulabilmiş değil.

İşte TOBB ETÜ ve Katalonya Politeknik Üniversitesi’nin ortak projesinde, nano ölçek nesneler üzerindeki çalışmalarda, görünmezlik perdesinin arkasında kalan nesnenin dışarıyı görebilmesi sağlanmaya çok yaklaşıldı. Nano, herhangi bir ölçünün milyarda biri anlamına geliyor. Yani bir nanometre, metrenin milyarda biri olarak tanımlanıyor.

Görüntülemeyi Yapan Detektör Özel Bir Nano Malzeme ile Kaplanıp Görünmez Kılındı

TOBB ETÜ Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü Başkanı Prof. Dr. Hamza KURT, nano cisimleri görüntülerken kullanılan yakın alan optik detektörlerin cisme çok yakın tutulması sebebiyle görüntülerin detay kaybı ile elde edilebildiğini vurguladı. Prof. Dr. KURT bu sorunu aşabilmek için; ‘görüntülemeyi yapan detektörü özel bir nano malzeme ile kaplayıp görünmez kıldıklarında’ nano cismin fotoğrafının tüm ayrıntılarıyla elde edilebileceğini anlattı.

Çalışmalarının bunu sağlamak üzere olduğunu ifade eden Prof. Dr. KURT, “Yakın alan optik detektörünü görünmez kılarsak, bu sayede nano boyutlarda ve yüksek çözünürlükte, detay kaybı olmadan görüntü almak mümkün hale gelecektir. Ancak detektörün görünmezliğini sağlarken, diğer taraftan görüntüsü elde edilmeye çalışılan nano cismin görünür olmasını sağlamalıyız. Yani ‘görünmezlik pelerini giydirilmiş bir nano optik sensör’ yapmaya çalışıyoruz” dedi.  

Görünmez Nano Sensörlerin Ürettiği Kaliteli Görüntüler Nerelerde Kullanılabilir?

Çalışmaları neticesinde geliştirilebilecek "görünmez" nano-optik sensörlerin malzeme bilimi, biyoloji, tıp gibi çok geniş bir yelpazede uygulama alanı bulabileceğini kaydeden Prof. Dr. KURT, şunları söyledi:

“Çalışmamızın sonuçları malzeme biliminde nano-malzemelerin termal, elektriksel, mekaniksel ve kimyasal özelliklerinin karakterize edilmesinde ve üstün özelliklere sahip yeni malzemelerin geliştirilmesinde kullanılabilir. Çünkü görünmez nano optik sensörle; daha iyi görüntüler elde ederek nano malzemenin yapısını daha iyi anlayabileceğiz. O malzeme üzerinde bir deney yaptığımızda, elimizde daha iyi görüntüleri olduğu için malzemenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini daha doğru karakterize edebileceğiz. Çalışmamız biyoloji biliminde ise hücre yapısının, DNA yapılanmalarının (konfigürasyon), bakteri ve virüslerin özelliklerinin daha net anlaşılmasına yardımcı olacaktır. Bu sayede tıp alanında da önemli gelişmeler sağlanabilir.”

Filmlerdeki Görünmezlik Pelerini Fizik Kanunlarına Uymuyor

Harry Potter romanı ve filminin yanı sıra, birçok bilim kurgu eserde yer verilen ‘görünmezlik pelerini’ni üretebilmek ise insanlığın en büyük hayalleri arasında bulunuyor. Prof. Dr. KURT’a bu konunun mümkün olup olamayacağını da sorduk. Prof. Dr. KURT, bilim kurgu eserlerde bunun mümkün ancak fizik yasalarına göre bu sorunun cevabının ne yazık ki olumsuz olduğunu belirterek “Elektromanyetik dalganın karşılıklılık (reciprocity) ilkesi var. Dışarıdan herhangi bir ışığın erişemediği bir bölgeden, aynı şekilde dışarıya da ışık yayılamıyor. Yani görünmezlik, beraberinde ‘görememezlik’ dezavantajını getiriyor. Gerçek hayatta kullandığımız büyük cisimleri görünmez kılmak için, halen aşılması gereken çok fazla fiziksel engel bulunuyor. Yaptığımız ve ileride yapmayı planladığımız çalışmaların bu engelleri kısmen de olsa ortadan kaldıracağını öngörmekteyiz. Ancak herhangi bir objenin çevresine özel olarak tasarlanmış soğurucu malzemeler (metamalzeme, boya vb. kaplama) ekleyerek geri yansımaları azaltıp, o objenin görünürlüğünü azaltmak mümkündür” dedi.

Proje ekibinin kendisi ve tam zamanlı yüksek lisans öğrencisi Zeki HAYRAN, üçü Katalonya Politeknik Üniversitesi'nde akademisyen olmak üzere toplam beş kişiden oluştuğunu ifade eden Prof. Dr. KURT, “Çalışmalarımız; NATO, Avrupa Birliği, İspanya Bilim Bakanlığı ve Türkiye Bilimler Akademisi gibi kurum ve kuruluşlar tarafından maddi olarak destekleniyor. TOBB ETÜ’deki Nanofotonik Araştırma Laboratuvarımızda çalışmalarımızı mikrodalga frekanslarında prototip düzeyinde test etme imkanımız var. Diğer taraftan Katalonya Politeknik Üniversitesi’nin çalışmalarımızı optik dalga boylarına taşımak için teknik alt yapısı mevcut. Elde edilen sonuçların uygulama alanlarını zenginleştirmek ve çalışmalarımıza devam edebilmek için ek desteklerin sağlanması faydalı olur. Çalışmalarımızı 2018 sonunda bitirmeyi hedefliyoruz” şeklinde konuştu.