gtu_logo

Ders İçerikleri

NANO 511    Fundamentals of Nanoscience and Nanotechnology (Nanobilim ve Nanoteknolojinin Temelleri)

Bu dersin temel amacı, kimya, fizik, biyoloji ve mühendislik alanları gibi farklı disiplinlerden gelen öğrencilere nanobilimin temel esaslarını anlatmak ve nanoteknoloji alanı hakkında genel bir görüş kazandırmaktır. Nanoteknolojinin tanımı ve gelişimi, şu anki durumu ve hedefleri, dünyada ve ülkemizde ekonomik faydası, çevresel ve sosyolojik etkileri, nano dünyasının temelini oluşturan ve mikro ölçekten ayıran fiziksel kurallar ve bu kuralların nanoyapıların fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkisi, “bottom-up” ve “top-down” üretim tekniklerine genel bakış, atom, molekül ve nanoparçacıkların elektronik yapıları ve nanoteknolojinin ticarileşme süreci ve geleceği konuları dersin içeriğini oluşturacaktır.

 

NANO 512    Advanced Fabrication Techniques in Nanotechnology (Nanoteknolojide İleri Üretim Teknikleri)

Bu dersin içeriğini nanoteknoloji alanındaki üretilen nano yapıdaki malzemelerin üretim teknikleri ve uygulamaları oluşturmaktadır. Dersin içeriğini oluşturan üretim teknikleri daha çok yarıiletken endüstrisinde üretilen aygıtlara ve devrelere yönelik geliştirilmesine rağmen, uygulamaları fotonik, optoelektronik, mikroakışkanlar, spintronik, biyoteknoloji gibi çok farklı alanları kapsamaktadır. Mikro ve nano üretim tekniklerinde kullanılan oksidasyon, hızlı termal tavlama, yalıtkan üzerine silisyum (Silicon on Insulator; SOI) teknolojileri, ince film kaplama ve püskürtme, epitaksi, lazer ablasyon, fotolitografi ve elektron demeti litografisi gibi teknikler anlatılacak ve ders içeriğini oluşturan bazı tekniklerin laboratuvar ortamında uygulaması gösterilecektir.

 

NANO 513    Advanced Characterization Techniques in Nanotechnology (Nanoteknolojide İleri Karakterizasyon Teknikleri)

Nano yapıdaki ürünlerin saf olarak elde edilmesi, ticarileşmesi ve nanoteknolojideki araştırmaların ilerleyebilmesi için elde edilen nanoparçacıkların ve nanomalzemelerin tam olarak karakterize edilebilmesi ve özelliklerinin bilinmesi gereklidir. Bu dersin amacı nanoteknolojide kullanılan başlıca ileri karakterizasyon tekniklerinin temel fiziğini öğretmek ve uygulamalı olarak öğrencilerin araştırmalarında kullanmasını sağlamaktır. Bu amaçla elektron mikroskopi teknikleri (SEM/TEM/HRTEM), atomik kuvvet mikroskopisi, X-ışını saçılması, Raman spektroskopisi, X-ışını foton spektroskopisi gibi karakterizasyon tekniklerinin teorisi anlatılacak ve uygulamalı olarak lisansüstü öğrencilere gösterilecektir.

 

NANO 514    Electron Spectroscopy and Microscopy of Nanomaterials (Nanomalzemelerin Elektron Spektroskopisi ve Mikroskopisi)

Elektronları uyararak maddenin yüzeyi hakkında bilgi alma prensibini kullanan XPS (X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi), UPS (Ultraviyole Fotoelektron Spektroskopisi), AES (Auger Elektron Spektroskopisi) teknikleri anlatılacaktır. Bu tekniklerin yanı sıra, geçirgen (TEM) ve taramalı (SEM) olarak elektron mikroskoplarına kapsamlı bir giriş yapılacaktır. Polimer ve biyolojik örneklerin geçirgen elektron mikroskopu (SEM) için hazırlanma yöntemleri anlatılacak, nanoparçacıkların TEM tekniği kullanılarak boyut ve morfolojik özelliklerin incelenmesi uygulamalı olarak anlatılacaktır. 

 

NANO 515    Nanotechnology for Energy Applications (Enerji Uygulamaları için Nanoteknoloji)

Yirmi birinci yüzyılda insanoğlunun en büyük sorunu, artan enerji ihtiyacı ve giderek azalan fosil yakıtlarına bağımlı kalması ile birlikte beraberinde getirdiği küresel iklim değişikliği ve kirliliktir. Bu sebeple son yıllardaki çalışmalar, özellikle üretim, ulaşım, aydınlanma ve ısınma konularında ihtiyaç olan enerjinin alternatif, yenilenebilir kaynaklardan olması, büyük ölçekteki üretim ihtiyacının düşük maliyetle giderilebilmesi ve çevreye en az etkisi olması üzerine yoğunlaşmıştır. Bu derste sürdürülebilir enerji üretimi, verimli enerji depolama ve enerji sürdürülebilirliği anlatılacaktır. Nanoteknolojinin enerji alanındaki yeri, termal-elektrik enerji dönüşümü, mekanik enerji dönüşümü için nanojeneratörler, enerji üretimi için grafen, boya duyarlı fotoelektrokimyasal cihazlar, yakıt pilleri, bataryalar ve hidrojen üretimi konuları ele alınacaktır. Hidrojen depolama ve elektrokimyasal enerji depolama (Li-iyon bataryalar, süperkapasitörler) konularının yanısıra yeşil üretim (green fabrication) ve karbondioksit tutulması ve katalizörlerin enerji üretimindeki önemi anlatılacaktır.

 

NANO 516    Economics, Politics and Ethics of Nanotechnology(Nanoteknoloji ekonomisi, politikaları ve etik konular)

Bu dersin amacı, lisansüstü öğrencilere nanoteknolojinin sadece teknik ve bilimsel bir konu olmadığını aynı zamanda dünyada ekonomik, politik ve etik boyutları da olan bir konu olduğunu göstermek ve onlara geniş bir perspektif ve vizyon kazandırmaktır. Ders temel olarak başlıca 3 bölüm olarak tasarlanmıştır; (1) nanoteknolojinin kullanıcı pazarında ticarileştirilmesi, (2) sağlık, güvenlik ve çevresel etkileri, (3) nanoteknoloji konusundaki ulusal ve uluslararası politikalar ve etik değerler. Belli gelişmiş (ABD, İngiltere, Almanya, Japonya, Güney Kore vs.) ve gelişmekte olan (Çin, Hindistan, İsrail, İran vs.) ülkelerin ulusal nanoteknoloji politikaları, bütün bir sistem ve onun aktörleri, ülkemizdeki nano konusundaki genel politakalar, stratejik odak alanları, yönetişim mekanizması, arayüz kurumlar, Ar-Ge destek politikaları, ulusal bütçedeki payı, ticarileşme stratejileri ve sağlık güvenlik ve çevre politikalarına (SGÇ) etkileri bu derste incelenecektir.

 

NANO 517    Project Management and Entrepreneurship (Proje Yönetimi ve Girişimcilik)

Bu ders başlıca iki kısımdan oluşmaktadır; (1) proje yönetimi ve (2) girişimcilik. Proje yönetimi bölümü; proje ömür döngüsü ve süreçleri, proje seçimi, proje finansmanı, proje tanımı, proje planlama, projenin hayata geçirilmesi ve kontrol, risk ve kaynak planlaması, projeler ile değişimin yönetimi, Ar-Ge projelerinin yönetimi, yeni ürün geliştirme projelerinin yönetimi, Ar-Ge ve ürün geliştirme projelerinin ticarileştirilmesi, proje yönetimi içini liderlik ve organizasyon gibi konuları içermektedir. Girişimcilik kısmı ise, şirket içi ve dışı girişimcilik, KOBİ'ler, fikir geliştirme, fizibilite analinizin türleri ve yöntemleri, iş modeli geliştirme, iş planı yazımı, takım kurma, şirket içinde girişimci bir kültür oluşturma gibi konuları kapsamaktadır. Dersi başarı ile tamamlayan lisansüstü öğrenciler yönetim, organizasyon, liderlik, girişimcilik ve motivasyon gibi yönetsel süreç bilgisi ve özellikleri kazanacaklardır.

 

NANO 615    Nanophotonics (Nanofotonik)

Bu dersin amacı, ışık ve maddenin nanoyapılardaki etkileşimi hakkında katılımcılara temel bilgi edindirmek ve lisansüstü öğrencilerin bilgi seviyesini henüz yeni ama çok aktif bir alan olan nanofotonik ile ilgili yayınları kolayca takip edebilecek seviyeye çıkarmaktır. Ders içeriğini ışığın sınırlandırılması ve ilerlemesi, kuantum noktalar, fotonik kristaller ve uygulamaları, plazmoniğin temelleri ve plazmonik aygıtlar oluşturmaktadır.

 

NANO 616    Nano and Micro Electromechanical Systems (NEMS and MEMS)

Bu ders ile nano ve mikro yapıdaki elektromekanik sistemlerin (MEMS ve NEMS) üretiminde gerekli olan fiziksel ve kimyasal teorik altyapının lisansüstü öğrencilere kazandırılması hedeflenmektedir. Genel temiz oda güvenliği, litografi, katkı (additive) ve çıkartım (subtractive) süreçleri, mikromakineleme teknikleri, derin reaktif iyon aşındırma (DRIE), temiz oda üretimi, paketleme, ölçeklendirme, mikro akışkanlar, küçük ölçekli basınç sensörleri, kütle sensörleri, biyosensörler, radyo frekans anahtarları ve sinyal filtreleri ve atalet sensörleri (ivmeölçer ve jiroskop) gibi konular ele alınacaktır.

 

NANO 617    Industrial Applications of Nanotechnology (Nanoteknolojinin Endüstriyel Uygulamaları)

Nanoteknoloji günümüzde hayatımıza etki eden tüm alanlara girmiştir. Kolay temizlenebilir tekstil ürünleri, dayanıklı ve raf ömrü uzun şişeler, antibakteriyel özelliğe sahip malzemeler, akıllı elektronik sistemler bunun birer örnekleridir. Bu derste nanoteknolojinin dünyadaki endüstriyel uygulamaları örneklerle anlatılacak, Türkiye sanayisindeki yeri hakkında bilgi verilecektir. Marmara bölgesinde nano alanında faaliyet gösteren spin-off firmalar ve fabrikalar geziler düzenlenerek dersi alan öğrencilere bu alanda öncülük eden kuruluşlar tanıtılacak ve etkisi olan liderlerin görüşleri alınarak vizyon kazandırılacaktır. Biyoteknoloji, tarım, tıp ve medikal ürünler, bilgisayar ve elektronik teknolojisi, çevre, enerji, malzeme ve imalat sektöründeki uygulamaları ile savunma ve uzay sektöründe nanobilim ve nanoteknolojinin kullanımı hakkında bilgi verilecektir.

 

NANO 618    Nanobiotechnology (Nanobiyoteknoloji)

Bu dersin temel amacı biyoteknolojik kullanım odaklı nanoyapıların biyolojik, fiziksel ve kimyasal özelliklerini anlamak ve biyoteknolojide uygulamaları hakkında temel bilgileri sağlamaktır. Bu dersi başarı ile tamamlayan öğrenciler biyomoleküllerin yüzeyle etkileşimlerini anlayabilecek, biyokonjugatların tasarımı ve nanoyapılı malzemelerin üretimi için yöntemler önerebilecek, enzim reaktörleri, taşıyıcıları ve yüzeyler hakkında bilgi sahibi olacaktır. Ayrıca biyomolekülün aktivitesine taşıyıcının etkisini açıklayabilecek, biyoteknik ve biyoanalitik sorunları çözmek için mikroakışkanların temel ilkelerini kullanabileceklerdir.

 

NANO 619    Nanomagnetism and Spin Electronics (Nanomanyetizma ve Spin Elektroniği)

Bu derste öğrencilere manyetizmanın kaynağının, manyetizma çeşitlerinin, manyetik malzemelerin nano boyutlarda ve spin elektroniğinde uygulamalarının öğretilmesi amaçlanmaktadır. Bu kapsamda manyeto-direnç etkili biyosensörler, biyo amaçlı nanoparçacıklar, manyetik RAM, nanoyapılarda spin enjeksiyonu ve deteksiyonu, exchange bias gibi konular hakkında bilgi verilecektir. 

 

NANO 620    Nanoelectronics (Nanoelektronik)

Bu dersin amacı nanoelektronik yapılar hakkında temel bilgileri vermek ve modern nanoelektronik elemanları anlatmaktır. Elektronik aygıtların boyutları zamanla küçüldüğünden dolayı klasik mekaniğin geçerliliğinin kaybettiği ve kuantum mekaniğinin geçerli olduğu sistemler haline gelmektedirler. Bu sebeple elektronik alanında uğraşan insanların nanoelektronik bilimine de aşina olmaları gerekmektedir. Dersin konuları arasında kuantum kavramları, nano ölçekte direnç ve kapasite, transport konuları, band yapısı ve transistörler anlatılacaktır. Bu dersi alan öğrenciler nanoelektronik ile ilgili bilimsel yayınları takip edebilecekler ve bu konuda çalışmalar yapabilecektir.

 

NANO 621    Computational Methods in Nanoscience (Nanobilimde Bilgisayar Metodları)

Bu ders kapsamında, atomistik seviyedeki simülasyon yöntemlerine giriş bilgileri verilmekte ve bu yöntemlerin nano bilimde malzeme tasarımı ve geliştirilmesi alanlarında uygulanmasına ilişkin çalışmalar anlatılmaktadır. Dersin amacı, nanobilimde kullanılan farklı simülasyon yöntemlerini çeşitli bilgisayar programları kullanarak öğrenciye kavratmak ve farklı sistemler tasarlayarak her bir yöntemin uygulamasını yaptırmaktır. Bu konuda günümüzdeki hızlı gelişmeleri ortaya koyarak çok çeşitli uygulama alanlarını birlikte incelemektir. Bunun için güncel yayınlanmış çalışmalar dersin kapsamı içinde irdelenmektedir. Daha detaylı olarak belirtmek gerekirse, dersin hedefi dört temel bilginin öğrenciye aktarılmasını hedeflemektedir: (i) makroskopik sistemleri moleküler düzeyde modellemek, (ii) farklı modellerin güçlü ve zayıf yanlarını değerlendirmek, (iii) farklı simülasyon yöntemlerininim temel ilkelerini açıklamak, ve (iv) simülasyonları deneysel çalışmalarla karşılattırılabilecek şekilde organik ve inorganik malzemelerin özelliklerinin belirlenmesinde uygulamak.

 

NANO 623    Bilimsel Yazım ve Teknik İletişim Becerileri

Bu ders, öğrencilerin İngilizce yapacakları bilimsel yazım ve teknik konuşma becerilerini geliştirmeyi amaçlamıştır. Dersin ana odağı, bilimsel öneri ve tezin yanı sıra etkileyici makale, teknik rapor yazım tekniklerini öğrenmek ve uygulamak, sunum ve poster hazırlama için gerekli görsel kaynakları ve teknikleri kullanmak ve dinleyici önünde anlatımı en iyi şekilde yapabilmeyi göstermektir. Nanoteknoloji ile ilişikli konuşabilme, ikna edebilme ve savunma için gerekli bilimsel terminoloji ve teknik İngilizce altyapısı uygulamalı olarak verilecektir. EndNote, ChemDraw vb. dijital araçların kullanımı gösterilecektir. Nanoteknoloji alanında yayınlanmış makale, derleme ve sunum örnekleri ders boyunca incelenecektir. Hazırlanan atölye çalışmaları ile öğrencilerin derse etkin katılımı amaçlanmıştır.

 

NANO 626    Nanokompozit Membran Teknolojileri

Bu ders kapsamında, membran teknolojisinin temel kavramları, nanokompozit membran prosesleri ve uygulamaları anlatılmaktadır. Dersin amacı, nanokompozit membran hazırlama/üretimi ve membranlara özgü gerekli olan karakterizasyon yöntemlerini ve elde edilen bilgileri öğrenciye aktarmaktır. Öğrenciye, kütle transferi ve ayrılması hedeflenen bileşiğin geri kazanımı hesaplamalarını içeren problem çözme becerileri aktarılır. Dersin diğer hedefleri ise nanomalzemelerin kimyasal özellikleri ile ayırma performansları arasındaki ilişkiyi analiz edebilme becerisinin kazandırılması ve farklı membran uygulamaları için nanomalzemelerin sınırlarının farkındalığının sağlanmasıdır.

 

NANO 627    Polimer Nanokompozitler (Polymer Nanocomposites)

Polymer nanokompozitler, bir boyutu 100 nm’nin altında nanomalzemelerin polimer matris içerisine eklenmesi ile elde edilen kompozit yapılardır. Polimerlerin ve nanomalzemelerin önemli özelliklerini ve sağladıkları avantajları tek bir malzeme yapısında birleştiren polimer nanokompozitler, hem akademi hem de endüstrinin büyük ilgisini çekmektedir. Nanomalzemelerin eklenmesi ile mekanik özelliklerde ve boyutsal stabilitede iyileşme gözlenirken, ayrıca elektriksel iletkenlik, termal iletkenlik, güç tutuşurluk, yüksek bariyer öellikleri, antibakteriyel özellikler gibi fonksiyonel özelliklerin kazandırılması mümkün olmaktadır. Polimer nanokompozitler ile spesifik uygulamalara yönelik olarak istenen özelliklere sahip fonksiyonel malzemelerin üretimi mümkün hale gelmiştir. Enerji depolama sistemleri, doku mühendisliği, filtrasyon uygulamaları, sensörler gibi pekçok alanda performans artışı sağlamaktadırlar.

Bu dersin amacı, polimerler ve nanopartiküller hakkında temel bilgiler verilmesi, polimer nanokompozitlerin üretim yöntemleri, karakterizasyon teknikleri ve uygulama alanlarının açıklanması, polimer nanokompozitlerin çevre ve insan sağlığı üzerine etkileri, çevre dostu polimer nanokompozitler, polimer nanokompozitlerin yaşam döngüsü analizleri, polimer nanokompozitler ile ilgili güncel gelişmeler hakkında bilgi verilmesidir. Bu dersi alan öğrenciler polimer nanokompozitler hakkında bilgi sahibi olurlar ve bu konuda çalışma yapabilirler.

 

NANO 630    Nanolif Üretimi ve Uygulamaları (Nanofiber Production and Applications)

Nanolifler; nano boyutta çapa sahip tübüler nanomalzemelerdir. Ağsı bir yapıya sahip yüzey formunda elde edilirler. Büyük yüzey alanları, kontrol edilebilir gözeneklilikleri, 3 boyutlu gözenekli yapıları pek çok uygulamada önemli avantajlar sağlamaktadır. Eriyikten üfleme, eriyikten elektroeğirme, denizde-adacıklar, elektroeğirme, ara yüz polimerizasyonu, faz ayrımı gibi farklı üretim yöntemleri ile üretilebilirler. Kolaylığı, ucuzluğu, pek çok polimerden lif çekme imkanı sağlaması, diğer yöntemlere nazaran efektif üretim sağlaması nedeni ile nanolif üretiminde en çok ilgi gören yöntem elektroeğirme olmuştur. Klasik elektroeğirme düzeneği; yüksek voltaj kaynağı, polimer besleme pompası ve nozül ile topraklanmış iletken bir toplayıcıdan oluşur. Şırınga içerisine doldurulan nanolif elde edilecek polimer çözeltisi besleme pompası kullanılarak nozül ucuna beslenir. Yüksek voltaj kaynağının bağlandığı nozül ile topraklanmış toplayıcı arasında oluşturulan elektrik alanda, uygulanan voltaj değerinin belli bir değeri aşması neticesinde polimer çözeltisinin yüzey gerilimin aşılması ile nozülden toplayıcıya doğru polimer jeti oluşur. Toplayıcıya kadar olan mesafede oluşan çekimin etkisi ile incelen ve çözücünün buharlaşması ile kuru hale gelen nanolifler toplayıcı üzerinde toplanırlar. Düz bir plakanın toplayıcı olarak kullanıldığı klasik uygulamada rastgele yerleşmiş nanoliflerden oluşan bir nanoyüzey elde edilir. Nanolif oluşumu, ve elde edilen yüzey kalitesi genel olarak konsantrasyon, iletkenlik, yüzey gerilimi gibi çözelti ile ilgili parametreler; uygulanan voltaj, nozül-toplayıcı mesafesi, besleme hızı gibi proses parametreleri; sıcaklık, bağıl nem gibi ortam koşulları olmak üzere 3 ana başlık altında gruplandırılan parametrelerden etkilenmektedir. Nanolifler, enerji depolama uygulamaları, filtrasyon, sensörler, doku mühendisliği, biyomedikal uygulamalar, koruyucu tekstiller, vb. alanlarda önemli avantajlar sağlamaktadırlar.

Bu dersin amacı, nanolifler, özellikleri, üretim teknikleri, farklı konfigürasyona sahip nanolifler, nanoliflere fonksiyonel özellikler kazandırılması, nanolif karakterizasyonu, nanoliflerin uygulama alanları, nanoliflerin ve üretim tekniklerinin endüstrileşmesi, nanoliflerin yaygınlaşmasındaki engeller ve güncel gelişmeler hakkında bilgi verilmesidir.