Skip to content Skip to navigation

Dünyanın En İnce Aynası

Prof. Dr. Berahitdin Albayrak
27/02/2018 - 09:00

A. İmamoğlu ve P. Back/ETH - Kuantum aynasından yansıyan bir ışın demeti örneği

Harvard Üniversitesi’ndeki (ABD) ve Kuantum Elektronik Enstitüsü’ndeki (Zürih, İsviçre) iki ayrı araştırma ekibi, eş zamanlı olarak dünyadaki en ince aynayı inşa etti. Sadece bir atom genişliğindeki aynalar, MoSe2 (molibdenum diselenid – molibdenum ve selenyum elementlerinin oluşturduğu organik olmayan bir bileşik) moleküllerini içeren bir katmandan oluşuyor. Araştırma sonuçları ile ilgili detaylı makaleler, Physical Review Letters’ta yayımlandı. Zürih’teki araştırma ekibinin üyelerinden Sina Zeytinoğlu ve Ataç İmamoğlu, bu mühendislik başarısıyla sınırların zorlandığını söylüyor.

Silisyum bir taban üzerine inşa edilen Harvard’daki ayna, üzerine gelen ışığın %85’ini, silika (silisyum oksit) üzerine inşa edilen Zürih’teki ayna ise ışığın %45’ini yansıtabiliyor. Araştırmacılar, bu yeni teknolojinin bilgi taşımak için lazer ışınları kullanılan özel sensörler ve bilgisayar çiplerinde önemli rol oynayabileceğini dile getiriyor.

MoSe2’nin bir ayna görevi görebilmesini sağlayan şey, elektronların buna imkân verebilecek çok özel durumlarda bulunabilmesi. Bir atom üzerine gönderilen uygun dalga boyundaki foton bu atomdaki bir elektronu mevcut enerji seviyesinden daha yüksek enerjili bir seviyeye taşıyabilir. Bu durumda düşük enerjili seviyede bir “elektron boşluğu” oluşur. MoSe2 molekülünü çevreleyen elektronlar da benzer şekilde belirli dalga boylarındaki fotonlar ile uyarılabilir ve elektron boşlukları oluşturulabilir.

Elektronlar negatif yüklü, çekirdekte bulunan protonlar ise pozitif yüklü parçacıklardır. Elektron boşlukları, atom çekirdeklerindeki protonlardan bir miktar pozitif yük “kazanır” ve sanki gerçek bir parçacıkmış gibi davranırlar. Çevredeki negatif yüklü elektronlar bu sahte parçacıkları çekme eğilimindedir. Bir elektrondan ve bir elektron boşluğundan oluşan çiftlere eksitonlar denir. Eksitonlar günlük hayatta kullandığımız aynalar gibi, üzerlerine gelen ışığı geri yansıtır.

Araştırmacılara göre üretilen malzeme, küçük bir aynadan çok daha fazlası. Maddeye uygulanan elektrik yüküne bağlı olarak, MoSe2'nin yansıtma oranı artırılıp azaltılabiliyor. Üstelik bu süreç o kadar hızlı gerçekleşiyor ki geliştirilen aynalar yüksek hızlı bilgi işlem uygulamalarında da yararlı olabilir.

İlgili İçerikler

Fizik

Deneyler köşesinin yeni etkinliğinde Faraday kafesinin çalışma prensibini ve günlük hayatımızda nerelerde kullanıldığını öğreniyoruz.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler kullanarak sabit makaralar, kaldıraç ve tekerleklerden oluşan ve bir bileşik makine olan “lastik tekerlekli vinç” düzeneği tasarlayacağız.

Fizik

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde basit bir kondansatör tasarlayıp birçok elektrik devresinde kullanılan bu elektronik devre elemanının çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında güneş enerjisi geliyor. Ancak güneş ışığından aldığı enerjiyi elektriğe dönüştüren geleneksel fotovoltaik gözeler sadece gündüzleri çalışıyor. Gündüzleri elde edilen enerjiyi geceleri kullanabilmek içinse başka enerji biçimlerine dönüştürüp depolamak gerekiyor.

Fizik

Fren pedalına hafif bir dokunmayla, yüklü bir kamyonun nasıl durduğunu öğrenmek ister misiniz? Sürücü tarafından fren pedalına uygulanan kuvvet, fren hidroliği tarafından balatalara iletilir. Balatalar da tekerleklerle bağlantılı fren disklerini sıkıştırarak aracın yavaşlamasını ve durmasını sağlar.

Fizik

Yarasalar ilgi çekici bir özelliğe sahip: Ses dalgalarını kullanarak tamamen karanlık bir ortamda çevrelerindeki nesnelerin yerini belirleyebiliyorlar. Görme engelli bazı insanların da bu özelliğe sahip olduğu biliniyor.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun malzemeler kullanarak elektrik enerjisi elde edip enerjiyi ışık, hareket ve ses enerjisine dönüştüren bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

Su, elektrik enerjisi kullanılmadan bulunduğu yerden daha yükseğe nasıl taşınabilir? Arşimet bu sorunu milattan önce üçüncü yüzyılda icat ettiği Arşimet vidası ile çözmüştü. Deneyler köşesinin bu etkinliğinde, Arşimet vidası tasarlayarak suyu yukarı taşımak amacıyla kullanılabilecek bir pompa yapıyoruz.

Fizik

Bilim Genç olarak ODTÜ Saçılmalı Demet Hattı ve İVME-R’de yürütülen çalışmalarla ilgili ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim Üyesi ve İVME-R Müdürü Prof. Dr. Bilge Demirköz ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Bundan yüzyıllar önce Dünya’nın kendi etrafında dönüp dönmediği, ayrıca Dünya’nın mı Güneş’in etrafında yoksa Güneş’in mi Dünya’nın etrafında dolandığı bilim insanları arasındaki en hararetli tartışma konularından biriydi.