Enerji üretiminde kullanılan ileri nanoyapılı malzemeler, yakıt pilleri için membran elektrot üniteleri, fotovoltaik cihazlar, ısı ve akustik yalıtım için nanogözenekli malzemeler, lityum iyon pilleri gibi enerji depolama cihazları

İleri seviyede termodinamik yasaları, entropi, serbest enerji, saf malzeme ve karışımların fiziksel dönüşümü, faz kuralları ve faz diyagramları, kimyasal denge, elektrokimya, kimyasal reaksiyon hızı, kompleks reaksiyon kinetiği, moleküler reaksiyon dinamiği, istatistiksel termodinamik, moleküler yapı.

Bu ileri ders sayesinde öğrenciler malzeme karakterizasyonu için gerekli temel bilgileri anlayıp kullanabileceklerdir. Bu ders kapsamında detektör ve güçlendiricilerin çalışma prensipleri ve uygulamaları ile optik spektroskopi, elektron ve taramalı atomik mikroskobu, X-ışını kırılım, ışıma ve spektroskopi metotları, yüzey analiz teknikleri ile ilgili ileri düzeyde bilgiler verilecek ve bu analiz metotlarının prensip ve uygulamaları anlatılacaktır. Öğrenciler bu bilgileri her türlü malzemenin araştırmasında kullanabileceklerdir. Ders sonunda öğrenciler her türlü malzemenin karakterizasyonu için doğru yöntemi seçme, veriyi analiz etme ve değerlendirme yetisini kazanacaklardır.

Kovalent olmayan etkileşimler; moleküler tanıma sistemleri; kendiliğinde oluşan yapılar; floresan kavramı; moleküler makineler; başlıca anyon, katyon veya nötral molekül terminalleri olan taç eterlerin, kriptandların, kükürbitürilerin, kaliksarenlerin ve siklodekstrinlerin kimyası, özellikleri ve uygulama alanları; yapay, kendiliğinden bir araya gelen ve önemli biyolojik prosesleri taklit eden sistemler ile birlikte güncel literatür örnekleri.

Katılarda atomik yapılar ve bağlar, seramikler, metal, polimer ve kompozit malzemelerin yapıları, Kristal yapılar, sentez metotları, Kristal yapıların belirlenmesi, yapısal kusurlar, metal ve seramiklerdeki bozukluklar, atom boşlukları, yer değiştirme ve atom arası safsızlıklar, iyonik katılarda kayma hataları, faz diagramları.

Yüzeylerde gerçeklesen kimyasal dönüşümler ve tepkimeler. Metal ve oksit yüzeyleri; yüzey karakterizasyon metotları, gaz-katı ara-yüzeylerinde gerçeklesen dönüşümlerin dinamiği, termodinamiği ve kinetiği, sıvı-katı etkileşmeleri, heterojen kataliz, yüzey film büyümesi ve epitaksi

DOKTORA TEZ DERSİ

Elektromanyetizmanın temel ilkeleri; ışığın elektromanyetik dalga özellikleri; geometrik optik, Gauss ışın demetleri, Gauss ışın demetlerinin optik sistemlerde dönüşümü, optik kovuklardaki elektromanyetik kipler, ışığın madde ile etkileşimi, soğurma ve dağınımın klasik teorisi, spektral genişleme mekanizmaları, Rayleigh saçılması, kendi kendine ve zorunlu ışımanın kuvantum kuramı, optik yükseltme, laser salınımı, laser sistemlerinin örnekleri, laserlerde Q anahtarlama ve kip kilitleme.

Mikrosistemler ve mikto-elektro-mekanik sistemler (MEMS) konusuna giriş; MEMS ile optik ile tümleşimi, mikroüretim teknikleri ve süreçleri; MEMS modelleme ve tasarım; tahrikleyici ve algılayıcı tasarımı; mekanik tasarım; temel optik sistem tasarımı; paketleme. Önemli optik MEMS uygulamalarının detaylı incelenmesi: tarayıcı sistemler (Göze takılan displayler, barkod tarayıcılar); projeksiyon sistemleri (DMD ve GLV); kızıl ötesi komera sistemleri; optik anahtarlama ve iletişim sistemleri.

Fotonik malzeme ve aygıtların özellikleri ve uygulamaları; yarıiletkenler; foton alıcıları; ışık salan diyotlar; ışık algılama sistemlerinde gürültü; ışığın yönbağımlı ortamlardaki hareketi, Pockels ve Kerr etkileri, ışık kipleyicileri, yalıtkan dalga kılavuzlarında elektromanyetik dalgaların hareketi, dalga kılavuzlarında dağınımı, doğrusal olmayan malzemeler, ikinci harmonik üretimi, Raman dönüştürücüleri.

Molekül yapısının kuvantum mekaniksel tanımlanması; basit sistemlerin tam çözümleri, moleküler problemlerin yaklaşık çözümleri, değiştirmeli yaklaşımlar, moleküler yörünge teorisi, yoğunluk fonksiyoneli teorisi. Potansiyel enerji yüzeyleri, geçiş durumları ve spektroskopik sabitler. Moleküler simülasyon tekniklerinin kısa tanımı; Monte Carlo ve Moleküler Dinamik.

Molekül simetrisi, grup teorisi, indirgenebilir ve indirgenemez gösterimler, karakter tabloları, titreşim spektrsokopisine giriş, Raman Etkisi, Kızılötesi (infrared) Absorpsiyonu, seçme kuralı, saf rotasyonal (dönme) spektroskopisi, normal modlar, çok atomdan oluşan moleküllerin titreşim spektrumlarının ön tahmin ve yorumlanması.

Mikroskop yöntemlerine giriş ve saglık bilimleri için uygulamaların geliştirilmesi, optik ile ileri düzeyde görüntü alma, canlı hücre görüntüleme, floresan, konfokal ve çoklu-foton mikroskop uygulamaları, optogenetiğe giriş ve gelecekteki uygulamaları, optik spektroskopisi, floresan rezonans enerji transferi ve biyosensörler, tek molekül görüntüleme, difraksiyon limitinin altında yüksek çözünürlük ve uygulamaları, Brownian hareketi, difüzyon ve transport mekanizmaları, biyolojide görüntü ve video analizi, görüntü işleme algoritmaları, temel bileşenler analizi ve istatistik ile biyolojik sistemlerin çözümü.

Kauçuk elastisitesinin klasik teorileri, tek zincir elastisitesi, zincirlerarası etkileşmeler, moleküler dolaşıklık, gerilme ve şekil değiştirme bağıntıları, jellerin şişmesi, kritik olaylar ve faz dönüşümleri, elastomerlerin termoelastık davranışı, hesaplamalı alanlar.

Biolojik ve sentetik nano-yapıların kendiliğinden organizasyonunu belirleyen moleküller arası kuvvetler. Güçlü ve zayıf thermodinamik açıdan incelenmesi. Kendiliğinden Organize olan sistemler: Miceller, Bilayerlar, ve Biyolojik zarlar. Bu tip sistemlerin hesaplamalı yöntemlerle incelenmesi.

Yüzey ve arayüzey biliminin temel fiziko-kimyasi; arayüzeylerde etkilesmeler; yüzey termodinamigi, yapi ve icerigi, yüzeye fiziksel ve kimyasal yapisma; sivi arayüzeyleri; koloidler; amfifilik sistemler; polimer malzemelerde ve kompozitlerde arayüzeyler; sivi kaplama sürecleri.

İmplantasyon (diş, doku, kemik), estetik, optik, teşhis ve tedavi de kullanılan sentetik polimer, metal, kompozit, dendrimer, hidrojel, silicon gibi malzemeleri tanıtmayı ve çeşitli uygulamalarda malzemelerin nasıl ve neden kullanıldıklarını anlatır.

Polimerik sistemlerde yığın halde, çözelti içinde ve yüzeylerde temel fiziko-kimyasal kavramlar. Polimerlerin yığın halde etkileşmeleri; ısıl ve yapısal özellikler; polimer çözelti termodinamiği, değişik konsantrasyon bölgelerine uygulanması; polimerlerin yüzeylere adsorpsiyonu; işlevsel polimer ince filmler/kaplamalar; blok kopolimerlerin kendinden yapılanması; fiziko-kimyasal özellikler, yapı ve morfoloji tanımlamada kullanılan deneysel yöntemler. Güncel araştırma sonuçlarına ve uygulamalara vurgu.