Maddenin yeni bir hali bulundu

Kanada’da bulunan McGill Üniversitesi fizik bölümü araştırmacıları, maddenin yeni bir halini keşfettiler.

Madenin katı, sıvı ve gaz halinin dışında kalan tartışmalı plazma, bose-einstein yoğunlaştırması hallerine yeni bir hal daha eklendi. Üç-boyutlumsu elektron kristali(quasi-three-dimensional electron crystal) adı verilen yeni hal, bilgisayar işlemcilerinin hızlarının iki yılda bir ikiye katlandığını savunan Moore Kanunu devam ettirmeye olanak tanıyacak transistörlerin yapımını mümkün kılabilir.

Üç-boyutlumsu elektron kristali hali, bilim insanlarının galaksiler arası boşluğun ısısından 100 kat daha soğuk ortamda inceledikleri, gündelik hayatta kullanılan elektronik cihazların modern transistörlerinde kullanan bileşenlere benzer bir malzeme içinde bulundu.

Bulunan yeni hali yeryüzünde bulunabilecek en yüksek manyetik alanlara maruz bırakan bilim insanları, malzemenin iki boyutlu elektron sisteminden yarı üç boyutlu bir sisteme geçtiğini gözlemlediler. Transistörlerin yapısını geliştirebilecek yeni keşfin, mikroçipler üzerinde daha yüksek yoğunluk kullanılmasına olanak tanıyabileceği ve Gordon Moore’un 1965 yılında yayımladığı bilgisayar işlemcilerinin her iki yılda bir iki kat daha yüksek hızlara ulaşacağına dair teoriyi uzun bir süre daha gündemde tutabileceği öngörülüyor.

Cisimleri havada tutmanın yolu bulundu

Amerikalı bilim insanları, cisimleri havada tutmanın nasıl başarılabileceğinin yolunu buldu.

Henüz bir cismin havada tutulması gerçekleştirilmedi ancak bilimciler, doğadaki en küçük parçacıkları yöneten ilkelerden oluşan “kuantum mekaniğinin” sır dolu güçlerini kullanarak, bunun nasıl başarılabileceğinin yolunu keşfetti.

Harvard Üniversitesi uygulamalı fizikçi Federico Capasso ve ekibinin yaptığı bu çalışma, Nature dergisinde yayımlandı.

Küçük nanoteknolojik makineler yapılmasına sağlayabilecek olan bu yöntemde, moleküllerin belirli birleşimleri oluşturularak, birbirlerini itmeleri sağlandı. Bu “yeni gücün” keşfinin, moleküllerin havada tutulmasını sağlayabileceği, sürtünmenin sıfır olduğu küçük, yeni kuşak cihazların yapılmasını sağlayabileceği kaydedildi.

Bu yeni güç, çok küçük cisimlerin birbirlerine yaklaştıklarında birbirlerini çekmeleri esasına dayanıyor. Bir Rus ekibi, moleküllerin doğru bileşimi elde edildiğinde bu gücün tersine dönebileceğini, yani cisimlerin birbirini itebileceğini öne sürmüştü. Amerikalı bilimcilerin yaptığı bu deney de Rusların bu varsayımını kanıtladı. Deney sırasında bir sıvı üzerindeki ince altın yüzey, metalik bir yüzey tarafından çekildi ancak ancak silisyumdan yapılan bir başka yüzey tarafından itildiği gözlendi.

Sarsıntıdan Elektrik Enerjisi Üretiyoruz

Sarsıntıdan Elektrik Enerjisi Üretiyoruz

MEMS kısa adıyla bilinen Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler teknolojisi, yeni bir teknoloji olmakla birlikte mikroelektronik veya mikroçip teknolojisi gibi çağımızı değiştirecek bir potansiyele sahiptir. Bu teknoloji sayesinde mikroçipler üzerinde sadece mikroelektronik entegre devreler değil, mikromekanik yapılar da yapılabilmektedir. Böylece hem mikroalgılayıcılar (microsensor) ve mikroeyleyiciler (microactuator) hem de elektronik devre bir çip içinde yapılabilmekte, yani sistem fiyatı ve boyutları çip kadar ucuz ve çip kadar küçük olabilmektedir. MEMS teknolojisinin uygulama alanları çok çeşitlidir ve savunma sanayii, otomotiv, biyomedikal, telekominikasyon, beyaz eşya ve bilişim teknolojileri gibi birçok konuda MEMS teknolojisi sayesinde devrim niteliğinde gelişmeler olmaya başlamıştır.

Mikroelektronik nasıl çağımızı etkilediyse ve yaşantımızı değiştirdiyse, MEMS teknolojisinin de 21. Yüzyıl’ı benzer şekilde etkileyeceği düşünülmektedir. Bugün başta A.B.D. olmak üzere, Japonya, Güney Kore, Avrupa ve Uzak Doğu ülkeleri MEMS teknolojisi üzerinde yoğun çalışmalar yürütmektedir. MEMS konusundaki Ar-Ge faaliyetlerinin yanısıra bu ülkelerde bulunan bir çok şirket MEMS teknolojisi ile mikroalgılayıcı ve mikroeyleyici sistemleri geliştirmekte ve pazarlamaktadır. MEMS pazarının, nanoteknolojideki gelişmeler sayesinde daha da çok artacağı beklenmektedir, çünkü nanoteknoloji ile elde edilen birçok teknolojik avantajın yüksek performanslı ürüne döndürülebilmesi için MEMS teknolojisine ihtiyaç duyulmaktadır [1].

MEMS teknolojisi sayesinde yüksek performanslı algılayıcılar (nem, sıcaklık, basınç, sarsıntı v.s. algılayıcıları) gayet düşük maliyetlerle üretilebilmekte ve bir yonga alanına birden fazla algılayıcı yerleştirilebilmektedir. Bu algılayıcıların silisyum üzerinde geliştirilmesi de CMOS elektronik devrelerle bütünleştirilmelerini sağlayarak karmaşık işleme devreleri ile beraber çalışmalarını mümkün kılmakta, başka bir deyişle akıllı algılayıcı sistemlerinin (smart sensor systems) yapılmasına imkan vermektedir. MEMS’in yanısıra gelişen kablosuz iletişim (Wireless Networking) teknolojisi de bu algılayıcıların dış dünya ile iletişimlerini kolaylaştırmakta ve kablosuz çalışmalarına izin vererek başta çevresel gözlem olmak üzere pek çok askeri ve sivil uygulamada yeni kullanım alanları yaratmaktadır. Bunun yanı sıra, MEMS teknolojisiyle beraber günlük hayatımızda kullandığımız birçok elektronik cihaz (cep telefonları, avuç içi bilgisayarlar, müzik çalarlar, vs.) artık daha küçük boyutlarda üretilebilmekte ve çalışmak için daha az enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Ancak bu sistemlerin çalışması için gerekli olan enerjinin sağlanması sistem performansını sınırlayan önemli bir faktör olarak sorun yaratmaktadır. Örnek olarak bugün bir cep telefonu bataryası, cep telefonunun toplam hacim ve ağırlığının büyük bir kısmını oluşturmaktadır.

Enerji üreteçlerindeki gelişmeleri mikro-sistemlerin gelişimine uygun hale getirmek amacıyla son yıllarda ticari piller ve alternatif enerji üreteçleri (mikro yakıt hücreleri, çevresel enerji kaynaklarından (ısı, ışık, sarsıntı, akustik, vs.) elektrik enerjisi üreten üreteçler) üzerine yapılan araştırmalar hız kazanmıştır [2-6]. Tablo 1’de farklı mikroenerji kaynaklarının kapasitelerinin bir karşılaştırılması verilmektedir [4]. Mikro-sistemlerin boyutu göz önüne alındığında ticari pillerle enerji sağlanması pratik bir çözüm değildir. Ticari pillerde kullanılan prensiple mikroboyutta pil yapılması halinde de hem sağlanan enerji hem de pilin ömrü önemli ölçüde azalmakta, algılayıcı sisteminin kullanım süresi de kısıtlanmaktadır. Mikro pillere kıyasla çok daha fazla enerji üretimi sağlayan mikro yakıt hücreleri ise yine sınırlı bir süre için enerji sağlayabilmekte ve periyodik yenilenme gerektirmektedirler. Bu da çevresel atık ve şarj edilme zorunluluğu gibi problemleri beraberinde getirmektedir.

Diğer taraftan çevresel enerji kaynakları (ısı, ışık, çevresel sarsıntı, akustik, vs.) hali hazırda etrafımızda kolay ulaşılabilen, temiz enerji kaynaklarıdır ve günümüzde sıkça kullanılmaktadır. Örneğin bir saat firması tarafından geliştirilen termal kol saatlerinde insan vücudunun yaydığı ısı enerjisi güç kaynağı olarak kullanılmaktadır. Çevresel enerji kaynakları içinde sarsıntı her ortamda bulunabilir olmasından dolayı ayrı bir önem taşımaktadır. Kalabalık bir yol kenarındaki pencerelerdeki sarsıntı, insan vücudunun hareketi, herhangi bir motorun ya da otomobilin yüzeyindeki sarsıntı çevresel sarsıntılara sadece bir kaç örnektir. Bugüne kadar sarsıntıdan mikroçip seviyesinde enerji üretmek üzere piezoelektrik, elektrostatik ve elektromanyetik çevirim yöntemleri sunulmuştur. MEMS teknolojisi kullanarak çevresel sarsıntıyı elektriksel enerjiye çevirebilen çok küçük boyutlarda enerji üreteçleri yapılabilmektedir.

« Older entries