Teraherzt Teknolojiler

Terahertz frekanslarında çalışabilecek elektronik cihazlar için gerekli bileşenlerin geliştirilmesi üzerine araştırmalar yapan Yıldırım Beyazıt Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü’nden Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ünlü ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

TÜBİTAK Bilim Genç: Kendinizden kısaca bahseder misiniz? Neden elektrik ve elektronik mühendisliği alanını tercih ettiniz?

Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ünlü: 1979 yılında Ankara’da doğdum. Liseyi Ankara Gazi Anadolu Lisesi’nde, lisansı ise Orta Doğu Teknoloji Üniversitesi (ODTÜ) Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde (EEMB) tamamladım. Üniversite son sınıftayken aynı zamanda ASELSAN’da yarı zamanlı çalıştım. Mezun olduktan sonra, yüksek lisans ve doktora çalışmalarım için yurt dışına gitmeyi tercih etmeyerek ODTÜ’de kalmaya karar verdim. Yüksek lisansımı 2003 yılında, doktoramı ise 2009 yılında tamamladıktan sonra ODTÜ Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler Araştırma ve Uygulama Merkezi’nde (MEMS) doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştım. Ardından ABD’deki Cornell Üniversitesi’nde iki yıl, Michigan Üniversitesi’nde bir yıl doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştım. 2012 yılından bu yana Yıldırım Beyazıt Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde öğretim üyesi olarak görev yapıyorum.

Elektrik ve elektronik mühendisliğini tercih etmemdeki en büyük iki etken, lise yıllarında matematik derslerine olan sevgim ve ODTÜ EEMB mezunu büyüklerimize olan hayranlığım. Bölüme başladıktan sonra ise, matematik ve fizik dallarının güzel bir birleşimi olan bu alanı daha çok sevdim. Lisans yıllarında, ODTÜ’de yürütülen ve yüksek teknoloji gerektiren alanlarda yapılan çalışmaları gözlemleyerek bu işin bir parçası olmak ve bu teknolojileri dünyada geliştiren ilk insanlar arasında yer almak istedim. Bu, doktora yıllarında da benim için gerçekten en büyük motivasyon olmuştur. Ülkemizde, bu çalışmaların gerçekleştirilmesine şahit olduğum, bu çalışmaların bir parçası olduğum ve hâlâ -dünyanın başka bir yerinde değil- ülkemizde yüksek teknolojiyi geliştiren insanlardan biri olmaya çalıştığım için çok mutluyum.

TÜBİTAK Bilim Genç: Peki, araştırma konularınız neler?

Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ünlü: Terahertz frekansları için yeni nesil bileşenler geliştirilmesi üzerine çalışıyoruz. Terahertz frekanslara sahip elektromanyetik dalgalar, ışık tayfının radyo dalgaları ve mikrodalgalar ile optik dalgalar arasında kalan bölgesinde yer alır. Biraz daha detay vermek gerekirse, radyo dalgası/mikrodalga frekansları, günümüzde ağırlıklı olarak her türlü kablosuz iletişim sistemlerinde (radyo ve TV yayınları, kablosuz ağlar, cep telefonu sistemleri vb.), başta görünür ışık ve kızılötesi ışık olmak üzere optik frekanslarsa fiber optik iletişim sistemlerinden lazerlere kadar her yerde yaygın olarak kullanılıyor. Terahertz frekans bandı olarak isimlendirilen ve radyo dalgası frekansları ile optik frekanslar arasında kalan bu alan, her iki frekans bölgesinin sahip olmadığı eşsiz özellikleri sağlayabiliyor. Örneğin, radyo dalgaları gibi, metaller dışındaki yalıtkan malzemelerin çoğunun içinden az bir kayıpla geçebiliyor ve optik dalgalar gibi doğrusal bir hat üzerinde ilerleyebiliyorlar. Bu sayede insan vücuduna nüfuz ederek kanserli dokuların çok yüksek çözünürlükle tespit edilmesine imkân veriyorlar. Üstelik X ışınları gibi zararlı değiller. Terahertz frekanslı dalgalar sadece canlı dokuların değil, tehlikeli maddelerin de görüntülenmesine (örneğin havaalanı görüntüleme cihazlarında) imkân veriyor. Bu dalgalar metal olmayan cisimlerin birbirlerinden ayırt edilebilmesini (örneğin plastik patlayıcıların tahta, kâğıt, plastik vb. diğer cisimlerden ayırt edilebilmesini) sağlayarak çok önemli bir işlevi yerine getirebilir.

TÜBİTAK Bilim Genç: Laboratuvarınızda ne tür araştırmalar yapılıyor?

Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ünlü: Tera-MEMS Araştırma Grubu laboratuvarlarında, terahertz frekanslarında çalışabilecek elektronik cihazlar için gerekli bileşenlerin geliştirilmesi üzerine araştırmalarımızı sürdürüyoruz. Bu cihazlarda kullanılacak güç kaynağı, algılayıcı, filtre gibi bileşenlerin tasarım, üretim ve ölçümleri üzerine çalışmalarımız devam ediyor. Terahertz teknolojisi henüz çok yeni olduğu için mevcut elektronik bileşenler (örneğin entegre devreler) ve optik sistemler arzu edilen performansı henüz sağlayamıyor. Biz de terahertz teknolojilerin performansını artırmak için yeni yaklaşımlar geliştirmeye çalışıyoruz. Örneğin Nano-Elektro-Mekanik Sistemler bunlardan biri. Kısaca NEMS olarak adlandırabileceğimiz, nanometreye yakın boyutlarda, elektriksel olarak kontrol edebildiğimiz ve mekanik olarak hareket eden bu yapılarla terahertz dalgaların çeşitli özelliklerini değiştirerek yeni bileşenler geliştirmeye çalışıyoruz.

Çalışmalarımızda önce, terahertz sistemler için gerekli bileşenleri tasarlayıp elektriksel, elektromanyetik, optik, ısıl ve mekanik performanslarını belirlemek için çeşitli kuramsal ve numerik hesaplamalar yapıyoruz. Daha sonra bu bileşenleri üretiyoruz. Terahertz frekanslara karşılık gelen dalga boyları hayli küçük (örneğin saç tellerinin kalınlığı kadar) olduğu için, üretim hassasiyetimizin de mikrometre boyutlarında olması gerekiyor. Bunun için bileşenlerin üretimini mikro işleme yöntemlerini kullanarak, entegre devrelerin üretimine benzer şekilde tozsuz odalarda (ortamdaki toz yoğunluğunun çok düşük olduğu özel odalarda) tamamen yerli imkânlarla yapıyoruz. Son olarak da başta elektromanyetik ve optik performanslar olmak üzere üretilen bileşenlerin performanslarının beklediğimiz gibi olup olmadığını test ediyoruz.

TÜBİTAK Bilim Genç: Çalışmalarınız hangi alanlarda kullanılıyor?

Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ünlü: Terahertz teknolojisinin çeşitli potansiyel uygulama alanları var. Şu an için özellikle iki alan öne çıkıyor. Bunların birincisi görüntüleme sistemleri. Terahertz görüntüleme sistemleriyle kanserli dokuların ve yanmış dokuların daha kolay ve başarılı bir şekilde diğer dokulardan ayırt edilmesi mümkün olabiliyor. Ayrıca terahertz görüntüleme sistemleri ile tehlikeli cisimler ve patlayıcılar diğer cisimlerden başarılı bir şekilde ayırt edilebiliyor. Bu da mevcut sistemlere göre önemli avantaj.

Öne çıkan diğer alan ise haberleşme. Terahertz sistemler, mevcut haberleşme sistemlerine göre çok daha yüksek frekanslarda çalışabildiğinden (100 GHz ve üstü), bu sistemler ile çok daha yüksek bir bant genişliği sağlanabilecek ve örneğin 5G teknolojisinin veri hızının 30 kat ve üzerinde artırılması mümkün olabilecek.

TÜBİTAK Bilim Genç: Bu alanda sanayi ile ortak proje geliştirmek mümkün mü?

Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ünlü: Terahertz teknolojisi, henüz sanayi açısından diğer teknolojiler kadar olgun değil. Bu da temel olarak yeni bir teknoloji olması ile alakalı, ancak günlük hayatta kullanılabilecek sistemler üzerine çok sayıda çalışma yapılıyor. Biz de ülkemizde terahertz bileşenlerin ve sistemlerin geliştirilmesi için başta TÜBİTAK ve ASELSAN olmak üzere çeşitli kurumlarla görüşüyoruz. Şu an devam eden ve henüz başvuru aşamasında olan projelerimiz var. Ayrıca TÜBİTAK ve Avrupa Birliği destekli araştırma projelerimiz de devam ediyor.

TÜBİTAK Bilim Genç: Bu çalışmalarda hangi bölümlerden öğrenciler yer alabiliyor?

Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ünlü: Çalışma alanımız disiplinler arası olduğu için araştırma grubumuzda sadece elektrik ve elektronik mühendisliğinden değil, diğer alanlardan da öğrenciler yer alabiliyor. Örneğin araştırma grubumuzda fizik ve makine mühendisliği bölümlerinden doktora ve yüksek lisans öğrencilerimiz var. Bunun yanı sıra kimya, biyoloji, tıp, malzeme mühendisliği alanları ile de ortaklaşa yapabileceğimiz çalışmalar var. Dolayısıyla, bu alanların hepsinden ilgili lisansüstü öğrencileri grubumuza davet ediyoruz.

TÜBİTAK Bilim Genç: Bu alanda çalışacak birinin iş imkânları neler olabilir?

Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ünlü: Bu alanda çalışacak biri için en öncelikli iş alanları savunma sanayii ve biyomedikal sanayii olacaktır. Bu kapsamda, büyük savunma sanayii şirketlerinin yanı sıra TÜBİTAK ve üniversite teknoparklarındaki diğer teknoloji bazlı şirketlerde iş bulunabilir. Ayrıca, 5G ve diğer yeni nesil kablosuz sistemlerin kullanılmaya başlanmasıyla, cep telefonu ve internet servis sağlayıcıları da bu alanda çalışan ve lisansüstü dereceye sahip olan adaylar için iş imkânı sunabilirler.