Akademik Veri Yönetim Sistemi
Öztürk S. (Yürütücü), Kösemen A., Başpınar U., Kalkan Y., Taşkın Ö. S., Aydın M.
TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2023 - 2025
Özgün
Değeri:
Proje kapsamında iyonize
radyasyon kaynaklarından birisi olan X-ışınlarının tespiti ve izlenmesi için esnek
organik yarıiletken tabanlı tekil dedektör ve dedektör dizisi Türkiye’de ilk
defa üretilecektir. Hali hazırda inorganik malzemelerin hakimiyetinde olan dedektör
teknolojisi, inorganik malzemelerin hem üretim zorluklarından dolayı hem de
gelecek nesil esnek tabanlı elektroniğe uygun olmamalarından dolayı ucuz, hafif
ve kolay üretim yöntemlerinin kullanımına imkan veren aktif tabaka olarak
organik yarı iletkenlerin kullanımına doğru kaymaktadır. Projenin ilerleyen
safhalarında daha önce literatürde herhangi bir çalışmaya konu edilmemiş ve
tamamıyla proje ekibimize özgün tasarımlar ile oluşturan malzeme ve malzeme
kombinasyonları kullanılarak özgün ve yenilikçi çıktılar elde edilecektir. Bu
kapsam doğrultusunda 3 farklı ticari p tipi polimer (Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl(P3HT),
Poly[N-9′-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4′,7′-di-2-thienyl-2′,1′,3′-benzothiadiazole)](PCDTBT)
ve Poly[(5,6-difluoro-2,1,3-benzothiadiazol-4,7-diyl)-alt-(3,3’’’-di(2-octyldodecyl)-2,2’;5’,2’’;5’’,2’’’-quaterthiophen-5,5’’’-diyl)](PffBT4T-2OD)
ve proje kapsamında sentezlenecek olan yeni nesil flor analoglu poli(4,8-bis((2-etilheksil)oksi)-benzo[1,2-b:4,5-b']ditiyofen-3,4-difloro-tiyofen)(PBDT[2F]T) sentezlenecek p tipi polimer ve 2 farklı n tipi küçük molekül (Phenyl-C61-butyric
acid methyl ester(PCBM) ve 3,9-bis(2-methylene-((3-(1,1-dicyanomethylene)-6,7-difluoro)-indanone))-5,5,11,11-tetrakis(4-hexylphenyl)-dithieno[2,3-d:2,3-d]-s-indaceno[1,2-b:5,6-b]dithiophene(ITIC-F))
ayrı ayrı 1:1 oranında karışım hazırlanacaktır. Organik yapı içerisine katkısız,
Europyum(Eu), Gadolinyum(Gd), Erbiyum(Er) ve Bizmut(Bi) elementleri ile çeşitli
oranlarda (%0.1-%5) katkılandırılmış çinko oksit(ZnO) nanoparçacıkları
karıştırılarak X-ışını algılama performansı (duyarlılık (>15 nC mGy.s−1),
tekrarlanabilirlik, kararlılık, tepki (<100ms) ve cevap süresi(<100ms))
araştırılacaktır. Öte yandan en yüksek verime sahip malzeme kombinasyonu baz
alınarak 8x8 matris formunda 2 boyutlu alansal dedektör dizisi üretimi ve
X-ışını deteksiyonun karakterize edilmesi çalışmaları yürütülecektir. Yukarıda
bahsedilen gerek ticari olarak temin edilen gerekse proje kapsamında ilk defa
sentezlenecek olan projeye özgün polimerlerin kullanımını esas alan X-ışını
veya parçacık radyasyonunu kapsayan herhangi bir bilimsel çalışmaya rastlanılmaması
önerilen projenin özgün ve yenilikçi yönünü oluşturmaktadır.
Yöntem: Proje kapsamında P-tipi organik yarı iletken ve n-tipi küçük molekül
içeren aktif katman ıslak kimyasal süreçler ile sentezlenecektir. Bununla
birlikte proje kapsamında P3HT’ye göre daha yüksek verimle çalışması ön görülen
PBDT[2F]T polimeri mikrodalga destekli polimerizasyon yöntemi ile
sentezlenecektir. Aktif katman (p-tipi organik yarı iletken ve n tipi küçük
molekül içeren) içerisine katkısız ve katkılı ZnO nanoparçacıkları sol-jel
yöntemi ile sentezlendikten sonra ilave edilecektir. Üçlü malzeme kombinasyonu
formundaki aktif katman, püskürtülerek kaplanmış çözülebilir grafit elektrotlu esnek
altlık üzerine püskürtülerek kaplanacaktır. Grafit elektrotun püskürtülerek üst
elektrot olarak kaplanmasıyla sandviç formunda tekil X-ışını dedektör cihazı
yapısı elde edilecektir. Yapısal, optik ve X-ışını altındaki elektriksel
karakterizasyonlara dayanarak tespit edilen en yüksek çalışma verime sahip
malzeme kombinasyonu ile 8x8 matris formunda dedektör dizisi elde edilecektir.
Dedektör dizisinin, enerjilendirilmesi, veri alış-verişi ve PC üzerinde gri
ölçekte görüntü oluşumu için elektronik devre ve kullanıcı arayüz tasarımları
yapılacaktır.
Yönetimi: Önerilen projenin amaç
ve hedeflerine ulaşmak için yapılacak olan çalışmalar i) katkılı ve katkısız
ZnO nanoyapıların sentezi ve karakterizasyonları, ii) projeye özgü p-tipi
polimer sentezi, iii) üçlü malzeme kombinasyonları oluşturularak 8 farklı
kimyasal yapıda tekil dedektörlerin oluşturulması karakterizasyonu, iv)
radyasyon hasarı ve kullanım ömürleri, v) 2 boyutlu matris formunda dedektör
dizisi, elektronik devre kartı ve kullanıcı arayüz yazılımlarının elde edilmesi
ve karakterize edilmesi ve vi) simülasyon çalışmaları ile doğrulama ve çalışma
mekanizmalarının ortaya çıkarılması faaliyetleri şeklinde 6 iş paketine
bölünmüştür. Projenin ilerlemesi adına 2 aylık periyotlarda çalışmalar, sonuçlar
ve problemler hakkında yönetişim toplantıları yapılacaktır.
Yaygın Etkisi: Önerilen proje kapsamında yüksek etki faktörlü
bilimsel dergilerde en az dört adet bilimsel yayın, proje süresince ulaşılacak ara
çıktıları (karakterizasyon, malzeme kombinasyonu, cihaz performansı, vb…) konu
alan en az 6 adet ulusal ve uluslararası bildiri gönderimine ilaveten Avrupa
Nükleer Araştırma Merkezi (CERN)’de 6 aylık periyotlar halinde gerçekleştirilen
toplantılarda paylaşılacaktır. Bununla birlikte proje ekibi içerisinde yer
alacak 2 adet yüksek lisans ve bir adet doktora bursiyerinin tezleri önerilen
proje kapsamında belirlenerek gerek yetişmiş insan gücü gerekse yaygın etki
artırılacaktır.