Yüksek Hızlı Optik İletişim İçin Grafen Fotodedektörler
Silikon
40 yıldan uzun süredir katıhal elektroniği için baskın bir malzemeydi
ama şimdi başka malzemelerin çeşitliliği, fotonik aygıtlardaki
performans gelişimine ve dalgaboyu işlem aralığı yayılımına neden
oluyor. Grafen ise böyle bir malzeme- grafen üzerine en çok araştırma
yapılmasına rağmen elektronikte başlıca odak malzeme olması uzak. IBM
araştırmacıları şimdi grafen tabanlı aygıtların optik iletişimde
kullanılabilir olduğunu gösterdiler. Fotonik içine sunulan bu yeni
malzeme sistemi popüler olan optik uygulamalar üzerine önemli bir etkiye
sahip olabilir.
{Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma}
Fotodedektörler,
ışığı elektrik sinyallerine dönüştüren elektronik bileşenlerdir ve
örneğin fiber optik ağlarda alıcılar olarak kullanılırlar. Onlar bir
elektrik sinyal formu bilgisini ışıkla geri dönerler. Fotodedektörler,
genellikle silikon veya galyum arsenik gibi yarıiletkenlerden
üretilirler. Foton vurduğu zaman bir yarıiletken elektrik alanda ayrışan
ve elektrik akımına yol açan elektron-deşik (elektron yokluğu, hol)
çiftini üretir. Bu elektrik alan çoğunlukla bileşene uygulanan harici
voltaj tarafından üretilir.
Güneş enerjisi,
yenilenebilir enerji kaynakları arasında dünyamızın geleceği için en
önemli alternatif olarak yıllardır tartışılıyor, araştırılıyor. Güneş
enerjisi temelde Güneş'ten gelen ışınlardaki enerjiyi elektrik
enerjisine dönüştürmeye dayanıyor (Temeli fotoelektrik olaydır). Bunun
için de güneş pilleri olarak bilinen güneş hücreleri kullanılır. Bu
güneş hücrelerinin bir araya gelmesi ile de güneş panelleri oluşur.
Günümüzde Güneş'ten gelen ışınlardaki enerjinin tamamı ya da en azından
yarısını elektrik enerjisine dönüştüremiyoruz. Bu güneş enerjisinin
önünü tıkayan büyük bir engel. Ancak bilim insanları (genelde fizikçi ve
kimyacılar) bu engeli aşmak için çok sayıda girişimde bulunuyorlar,
alternatif yollar öneriyorlar. Örneğin ülkemizde Doç. Dr. Hilmi Volkan
Demir liderliğinde Bilkent Üniversitesi Aygıtlar ve Sensörler Grubu,
nanokristaller kullanarak güneş hücrelerindeki elektrik enerjisine
dönüştürme verimliliğini (enerji verimliliğini) artırmaya çalışıyorlar.
Bu yazımızda ise 20 yıl önce geliştirilen bir güneş hücresi tipinin seri
üretimine geçilmesindeki engelleri ortadan kaldırmaya çalışan bir grup
bilim insanının çalışmasından bahsedeceğiz. Bu güneş hücresi tipi için
iki büyük engel söz konusuydu ve şimdi bu engeller kaldırıldı, yeni
öneriler sunuldu ve bilim dünyası tarafından da kabul gördü.
{Kuark
Moleküler NanoBilim Araştırma}
Universite du Quebec a Montreal
(UQAM) Kimya Bölümü'nden Profesör Benoit Marsan ve onun ekibi tarafından
geliştirilen iki teknoloji, güneş hücrelerinin bilimsel ve ticari
geleceği haline gelebilir. Profesör Marsan verimli ve satın alınabilir
güneş hücrellerinin geliştirilmesini engelleyen son yirmi yıllık iki
problemi, çözümleri ile üstesinden geldi.
MIT Araştırmacıları Elektrik Üretiminde Yeni Bir Yol Keşfetti
MIT'de
bir grup bilim insanı, karbon nanotüpler olarak bilinen ufacık tellerin
içinden türeyen enerjinin kuvvetli dalgalarının neden olduğu daha
önceden bilinmeyen bir fenomeni keşfettiler. Araştırmacılara göre bu
keşif, elektrik üretiminde yeni bir yolun oluşmasını yönlendirebilir.
{Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma}
Fenomen,
termogüç dalgaları olarak belirtiliyor, MIT Kimya Mühendisliği
Bölümü'nden Micheal Strano şunları aktardı, "nadir bir şekilde enerji
araştırmasında yeni bir alan açıyor". Bu çalışma ile ilgili bulgular 7
Mart'ta Nature Materials dergisinde yayınlandı. Bu makalenin baş yazarı
Wonjoon Choi, makine mühendisliğinde bir doktora öğrencisi.
Nanoteknoloji Alanında Kariyer İçin Nasıl Çalışmalı?
Öğrenciler
sık sık bana nanoteknoloji alanında kariyer için nasıl çalışılmalı
konusunda tavsiye için soruyorlar ve oldukça iyi cevap vermek zor
olabilir. "Nanoteknoloji" herkesin bildiği gibi bilim ve teknolojinin
oldukça geniş bir aralığını kapsamaktadır ve bir öğrencinin kariyeri
sırasında ilerledikçe yeni alanlar açılacaktır, ve bazıları hayal
edilemeyecek derecede olacaktır. Bu karmaşıklık içinde seçimleri veya
alan değişimi, bir öğrencinin kabiliyeti ve ilgisinin olduğu alanları
yansıtmalıdır. Ayrıca öğrencinin güncel bir arkaplanı yani geçmişi,
birşeyleri başarma hırsı/tutkusu olmalı ve riskleri kabul ederek
gönüllü/isteyerek çalışma arzusuna sahip olmalıdır. Riskleri kabul etme
hususu için sonuç olarak yeni yönelimleri keşfetmek ve güvenli bir
kariyer aramak arasında birini seçerek fedakarlık yapmak gerek.
[Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma]
Bu
yazıyı yazma girişimim aslında birtakım bilinmeyenleri dikkate alarak
yararlı bir cevap vermektir. Bilgiyi özetleyen, temellendiren alanlar
üzerine benim danışma merkezlerim evrensel olarak önemlidir ve genelde
öğrenme ve özelleşmiş seçimlerin her ikisi ile ilgili yaklaşım için
öneriler sunabilir. Bu öneriler, gelecekte kariyer içeren
nanoteknolojinin geleceği hakkında gözlemlerimi kapsıyor.
Silikon Nanoteller ile Güneş Işığının Tuzaklanması
Berkeley
Laboratuvarı araştırmacıları, silikon nanotellerin dikey dizilerin
kullanımı sayesinde fotovoltaik hücrelerde daha iyi bir yolla
tuzaklamayı buldular. Bu büyük ölçüde verimli güneş panelleri için
ihtiyaç duyulan silikonun kalitesinin ve miktarının indirgenmesiyle
elektrik gücü üretme maliyetlerinin düşürülmesi sağlanabilir. KuarkMNB | 24.03.2010 : Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma Silikondan
yapılan güneş hücrelerin gelecek yenilenebilir yeşil enerji dengesinde
önemli bir etken olacağı tahmin ediliyor ama şimdiye kadar var olan
umutların çoğu gerçeğe yansıtılamadı. Şimdiki silikon fotovoltaikler,
güneş ışığını elektriğe dönüştürmede etkili olarak yüzde 20 verimlilğe
sahip iken bu güneş gücünün maliyeti geniş ölçek kullanımı için satın
alınmasını imkansız kılacak derecede pahalıdır. Lawrence Berkeley Ulusal
Laboratuvarı (Berkeley Laboratuvarı) ile araştırmacılar, bu yüksek
maliyeti düşürebilen yeni bir yaklaşım geliştirdiler. Onların
başarısındaki anahtar güneş ışığının tuzaklanmasında daha iyi bir yol
bulmak oldu.
Bergen'den
biyomedikal araştırmacıları insan vücudunun doğal süreçlerinin
taklidine nanoteknoloji uygulayarak doku mühendisliği yardımıyla yeni
kan damarları oluşturuyorlar ve kanser anlayışımızı derinleştirmek
üzereler.
{Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma}
Onların bu çalışmaları, Nanoteknoloji ve Yeni
Malzemeler Araştırma Konseyi programı (Research Council programme
Nanotechnology and New Materials-NANOMAT) tarafından destekleniyor.
NANOMAT projesinin bütçesinin her 7 sentinden biri sağlıkla ilgili
projelere ayrılmaktadır.
Mikrodevreler Üzerindeki Güç Laboratuvarlarına Işık Üreten Transistörler
Avrupalı
araştırmacılardan bir grup tarafından mavi-gökyüzü düşüncesiyle
başlayan mobil laboratuvarlardan mobil telefonlara kadar uzanan
aygıtlar için optoelektronik bileşenlerin yeni neslinin kârlı küme
üretimi için en sonunda yol gösterebildi.
[Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma]
Doktorlara,
hastalarını field-test (laboratuvardan ziyade doğal ortamlarda yapılan
bir test) için imkân veren son derece portatif laboratuvar sayesinde
doğrudan teşhise yol gösteren hızlı sonuçlar ile karşılaşmak tıp
topluluğunun en çok peşinde koştuğu amaçlardan birisidir. Bunu yapmanın
mümkün yollarını araştırmak için artan bir şekilde "mikrodevre
üzerindeki laboratuvar" şeklinde isimlendirilen ilerlemenin çok fazla
minyatürleştirilmiş bileşenlerinin yeni metotları ile tüm dünyada
projeler başlatıldı.
Boston Üniversitesi'nde araştırmacılar
bir grafen düzlemde yerel deformasyonlar buldu, bu akan elektron
sistemini kuvvetli bir şekilde etkileyebilir, düşük yoğunlukta
iletkenliğin önlenmesine neden olur ve elektronlar bir nanoşerit ya da
kuantum noktada yaşadığı gibi davranır. Tümü bu grafen düzlüğü
kesmeden, gerinim mühendisliği yoluyla tek tabaka grafende kontrol
edilebilir iletim aralığı ve tersinir bir görünümde açılacağı umut
ediliyor.
KuarkHaber | KuarkMNB 12.12.2009
Grafen tüm görüntüsüyle etkileyici bir yoğun madde sistemidir. Grafen
bir elektronik sistem olarak çok yönlüdür ve artık uygulamalarda grafen
sadece sözden ibaret değildir. Yani, grafen bir yüzey çok alışılmamış
bir elektronik sistemdir. Bu yüzden "bulk (yığın)" özellikleri (kendine
özgü band yapısı, karbon atomlarının dizilişinden kaynaklanır) ve yüzey
etkilerine yakından bağlı olması doğasında vardır.