Dış Kaynaklı Proje Süreçleri Yönetim Sistemi
Elmalı A. (Yürütücü), Yıldız E. , Akkoyun Ş., Çoşkun Ş., Ünalan H.
Optik sınırlayıcılar, lazer gibi güçlü ışıma kaynaklarından insan gözünü, algılayıcıları ve bazı optik elemanlarını korumak amacıyla kullanılan malzemelerdir. Optik sınırlama mekanizmaları (a) doğrusal olmayan soğurma, (b) doğrusal olmayan kırılma, (c) doğrusal olmayan saçılma, (d) fotokırılma ve (e) optik etkili faz geçişleri olarak verilebilir. Bu mekanizmalar arasında en çok çalışılan ve en iyi optik sınırlama performansı veren doğrusal olmayan soğurma kaynaklı olandır. Optik sınırlama performansında iki önemli parametre vardır. Birincisi optik sınırlamanın geniş spektral aralıkta gözelenebilmesi. İkincisi optik sınırlama eşik değerinin küçük olmasıdır. Bugüne kadar literatürde faklı araştırmacılar ve araştırma grubumuz tarafından optik sınırlayıcı malzeme olarak polimer ince filmler içerisinde yariletkenler ve metal oksit nanoparçacıklar, organik ve inorganik bileşikler yaygın olarak çalışılmıştır. Bu malzemelerde gözlenen optik sınırlama doğrusal olmayan soğurma mekanizmalarına (tek foton uyarmalı ardışık iki foton, iki foton ve çoklu foton soğurması) dayanmaktadır. Optik sınırlama malzemenin enerji bant aralığı ve üstündeki değerlerde gözlendiğinden optik sınırlama etkisi çok dar spektral aralıkta gözlenmektedir. Bu durum, tek bir optik sınırlayıcının geniş spektral aralıkta kullanılabilmesini engellemekte ve hem uygulama hem de maliyet açısından zorluklar oluşturmaktadır.
Özellikle görünür bölge ve IR bölgelerde geniş spektral aralıklarda optik sınırlama özelliği gösteren yeni malzemeler geliştirilmesi çok güncel araştırma konusudur. Önerilen projede metallerin ışığı soğurma mekanizmasından yararlanarak özellikle görünür ve yakın kızılötesi (NIR) spektral aralıklarında optik sınırlayıcı geliştirilmesi amaçlanmıştır. Araştırma grubumuz tarafından, alimünyum (Al) katkılı polimerik nanoliflerin doğrusal olmayan soğurması ve optik sınırlama özelliği araştırılmıştır. Optik sınırlama yaklaşık 150 nm spektral aralığında gözlenmiştir. Özellikle plazmonik etkilerin doğrusal olmayan soğurmayı güçlendirdiği ve nanolife Al katkılama oranının artması ile plazmonik soğurma bandının kırmızıya kaydığı gözlenmiştir. Ayrıca optik sınırlama eşik değeri 4 m.J/cm2 den küçük bulunmuştur. Bu değer literatür ile karşılaştırıldığında iyi bir optik sınırlama eşik değeri olarak kabul edilebilir. Elde edilen sonuçlar dikkate alınarak proje kapsamında yapılacak sistematik çalışmalarla çok iyi performanslı optik sınırlayıcı geliştirilecektir.
Önerilen projede Ag ve Cu katkılı nanolifler ve ince filmlerde optik sınırlama performansı çalışılacaktır:
- Nanoliflerin optik sınırlama özelliği nano yüzey uygulamaları için araştırılacaktır. Nanolifler PVP (Polyvinylpyrrolidone) ve PMMA (Polimetil Metakrilat) polimerleri kullanılarak elektro eğirme yöntemi ile üretilecektir. Yapılan çalışmalarda kullanılan polimere göre nanolif çaplarının önemli ölçüde değiştiği bulunmuştur (200 - 600 nm). Plazmonik etkilerin doğrusal olmayan soğurma ve optik sınırlama performasına etkilerini belirleyebilmek için farklı büyüklükte (yaklaşık 50 nm ile 250 nm arasında) ve farklı şekilde (nanotel ve nanoparçacık) Ag ve Cu katkılı nanolifler üretilecektir (Özellikle Cu da oksitlenme sorunu ile karşılaşılırsa Cu yerine Al nanoparçacıklar çalışılacaktır). Ag ve Cu ın plasmonik soğurma bantları 400 nm ve 580 nm civarındadır. Plazmonik soğurma bandının nanoparçacık büyüklüğü, şekili ve topaklanmasına bağlı olarak spektral kayması, proje çalışmaları ile görünür ve yakın kızılötesi (NIR) spektral aralıklarında optik sınırlayıcı geliştirilebileceğini göstermektedir.
- Geniş yüzeylere optik sınırlama uygulaması yapabilmek için polimer matrisde Ag ve Cu nanoparçacıkların optik sınırlama performası araştırılacaktır. Farklı şekilil ve büyüklükte Ag ve Cu nanoparçacıklar PVP ve PMMA polimer matrisde spin kaplama yöntemi ile elde edilecktir. Metal nanoparçacıkların polimer matris içerisinde katkılanma oranı ve film kalınlığının etkisi araştırılacaktır. Böylece homojen, kolay uygulanabilir ve üretilebilir optik sınırlayıcı malzemeler geliştirilecektir. Buna ek olarak, plazmonik nanoparçacığın büyüklük, şekil ve katkılanma oranı değişiminin plazmonik soğurma band karakteristiğine ve dolayısıyla malzemenin doğrusal olmayan soğrurma mekanizmalarına etkileri araştırılacaktır.
Proje konusu, nano boyuttaki metallerin plazmonik etkileri ile güçlendirilmiş doğrusal olmayan soğurması ile görünür ve yakın kızılötesi (NIR) spektral aralıklarında optik sınırlayıcı geliştirmek üzerinedir. Projede, plazmonik etki ile doğrusal olmayan soğurmanın güçlendirilmesi yanında hem spektral aralığının genişletilmesi hem de optik sınırlama eşik değerinin küçültülmesi ile optik sınırlama performansının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Proje kapsamında üretilmesi planlanan kompozit nanoyapıların, savunma, havacılık ve uzay sektörlerinde kaplama uygulamaları hedefine yönelik olarak özellikle sınır güvenliğinde kullanılan kamera sistemlerinin ve optik algılayıcılarının korunmasında çok büyük katkı sağlayacağı düşünülmektedir.