MİKRO ELEKTRO MEKANİK SİSTEMLER

 

Mikro Elektro Mekanik Sistemler (MEMS), milimetrelerden mikrometrelere kadar olan boyutları sayesinde, büyük ölçekli sistemlere göre taşınabilirlik, düşük güç tüketimi, düşük maliyet, ve yüksek performans gibi avantajlar sunarlar. Bu avantajlarla beraber ilerleyen mikro ve nano üretim teknolojileri sayesinde MEMS, algılama sistemleri, RF iletişim, ve biyomedikal cihazlar gibi birçok alanda kullanim bulmaktadir. Bizim MEMS alanındaki çalışmalarımız, gelecek nesil yüksek performanslı mikrojeneratörler, mikrouyarıcılar, ve mikroakışkan cihazlar üzerine yoğunlaşmıştır.

Güç Üreten MEMS: Günümüzde hemen hemen her taşınabilir elektronik cihazda farklı kimyasal temellere dayanan piller kullanılmaktadır. Piller pratik enerji kaynakları olmalarına rağmen, düşük enerji ve güç yoğunlukları ve de sık değiştirilme zorunlulukları nedeniyle mikro hava araçları, kablosuz sensörler, ve akıllı toz gibi uygulamalar için kullanılmaları mümkün değildir. Bu durum yeni alternatif güç kaynakları arayışını zorunlu kılmaktadır. Bu doğrultuda, çalışmalarımızın bir kısmını yüksek yoğunluklu, uzun ömürlü, ve kendi gücünü üretebilen MEMS jeneratörleri geliştirmeye adadık. Özellikle farklı formlardaki enerjiyi 1μW–1W aralığında elektrik gücüne çevirebilecek mikro turbo jeneratörler, mikro yakıt pilleri, ve enerji dönüştürücüler üzerinde durmaktayız.

A micro turbo generator being tested 

Mikrouyarıcılar: Mikrouyarıcılar, mikro ölçekte manipülasyon, konumlandırma, ve pompalama gibi aksiyonları başarmak için ihtiyaç duyulan öğelerdir. Bu aksiyonlar, biyolojik ve kimyasal algılama, örnekleme, ve güç üretimi kabiliyetlerine sahip mikrosistemlerin geliştirilmesi için son derece gereklidir. Mikrouyarıcılar alanındaki çalışmalarımızı özellikle yeni nesil mikro konumlandırıcı ve mikro motor dizayn ve üretimi üzerine yoğunlaştırdık. Bu noktadaki öne çıkan performans parametreleri, optik anahtarlama, ilaç dağılımı, ve yakıt pompalama için de çok önemli olan hassasiyet, stabilite, ve hızdır. Bu doğrultuda farklı uyarma mimarileri ve rulman yapıları üzerinde araştırma yapmaktayız.

 
 
A linear micropositioner being tested
 
 

Mikroakışkanlar: Mikroakışkan sistemler çip üstü labaratuvar uygulamalarının temel platoformunu oluştururlar. Mikroakışkan sistemler kullanılarak, kimyasal veya biyolojik tepkimelerde  ihtiyaç duyulan reaktif madde miktarları mililitre seviyelerinden femtolitre seviyelerine, ve tepkime süreleri bir saniyenin altına düşürülmektedir. Bu faydalarına ek olarak, özellikle iki fazlı mikroakışkan sistemlerde, çok sayıda deneyin kısa bir sürede yapılabilmesi bu sistemlerin en önemli avantajlarındandır. İki fazlı sistemlerde, birbirine karşmayan iki akışkan, çoğu durumlarda yağ ve su, mikro damlacık oluşturmak  için kullanılırlar. Her bir damlacık kimyasal veya biyolojik deneyler için birer reaktör olarak kullanılabilirler. Bu avantajlarının bir sonucu olarak, mikroakışkan sistemler ilaç buluşlarında, klinik teşhislerde, genetik araştırmalarda, kimyasal sentezlerde ve hücre analizi gibi alanlarda kullanılmaktadır.

 

İki fazlı mikroakışkan platformları geleneksel deney ortamları için dizayn edilmiş labaratuvar cihazlarının yetersiz kaldığı durumları aşabilmektedir. Bunun neticesinde hassas emülsiyon ve mikro/nano parçacık sentezleri, DNA analizleri  gibi endüstriyel ve bilimsel uygulamalar için potansiyel araçlar olarak değerlendirilmektedirler.  

 

Bu alanda devam etmekte olan araştırma projelerimizde mikroakışkan sistemler için mikrodalga ekipmanlar tasarlanmaktadır. İki fazlı mikroakışkan sistemlerinin verimli bir şekilde yüksek işlem hacimli uygulamalarda kullanılabilmesi için, damlacıkların sıcaklığını kontrol edebilecek, içeriğini tespit edebilecek ve damlacıkları yönlendirebilecek sistemler tasarlanmaktadır.

 
Illustration of droplet generation and microwave heater Fabricated microwave heater junction. The separation between the arms is 20m.
 
A microfluidic chip with 100m channels (filled with blue liquid). 
Microwave components are deposited on the glass substrate