Fizik Mühendisliği Anabilim Dalı

Fiber salıngaçlarda optik darbelerin doğrusal olmayan ve dengeden uzak dinamikleri

Fundamentals of mode locking of lasers have been extensively studied and well established for the last three decades. However, it continues to be an intensely studied field. The continued interest is, in part, due to the scientific and technological applications enabled by the generation of ultrashort pulses of light using mode-locking. There is also a deeper reason for the interest. Despite decades of effort, there is still no encompassing theory of mode-locking that applies to the broad range of dynamics displayed by modern mode-locked lasers, in particular, fiber lasers. Mode-locking is a collective phenomenon that arises from the nonlinear interactions between thousands of optical modes supported by a laser cavity, which is typically initiated from laser noise in the cavity. In addition to many unanswered questions from a nonlinear dynamics perspective, there has been limited progress from the point of the thermodynamics, even though mode-locking corresponds to a far-from-equilibrium steady state of a laser. The central premise of this thesis is that mode-locked lasers are invaluable as experimental platforms not only for nonlinear phenomena, but also for far-from-equilibrium dynamics of nonlinear systems, where there is a particular shortage of convenient platforms for experimentation, in addition to the practical interest in development of technically superior lasers. After introductory discussions, we report the direct generation of sub-hundred femtosecond pulses through the interaction of third order dispersion (TOD) and self-phase modulation (SPM) by using two dispersion delay lines (DDLs) inside a laser cavity. Moreover, we report dynamics that are consistent with an effective negative nonlinearity, which is explained through an interplay between self-phase modulation (SPM) and second order dispersion (GVD) for a chirped pulse. Despite numerous studies on their nonlinear dynamics, relatively little is known about the thermodynamics and fluctuations-induced dynamics of mode-locking. We investigate transitions from CW to single pulsing, and then to multipulsing states in the presence of nonlinearity, feedback mechanisms, laser noise (as a source of fluctuations) and the laser's response to externally injected modulations or fluctuations. Near critical points (instability attractors), dissipative soliton (DS) states are observed to interact between themselves and with their environment which is often followed by random transitions among different pulsing states. This critical behavior appears to be caused by soliton-soliton or soliton-generated dispersive wave interactions in addition to periodic breathing, due to the periodic boundary conditions of the cavity, leading to bifurcations and the onset of chaos. Irrespective of specifics parameters of states, measured noise level ({\em i.e.}, the strength of fluctuations) of the laser usually starts at a low value, and then slightly reduced as the DS's energy is increased. Further increases in power (nonlinearity) drive it towards a noisy critical state, where random creation or annihilation of pulses occur just before a new steady state is formed. These noise-induced transitions between steady states far from equilibrium could conceivably shed light on the thermodynamics of other far-from-equilibrium systems. Finally, we demonstrate direct electronic control over mode-locking states using spectral amplitude and phase modulation by incorporating a spatial light modulator (SLM) at a Fourier plane inside the cavity. The modulation enables us to halt and restart mode locking, suppress instabilities, induce controlled reversible and irreversible transitions between mode-locking states, and perform advanced pulse shaping inside a cavity. We also introduce a simple method to manipulate femtosecond optical pulses by directly applying dynamic periodic phase modulation mask on the optical spectrum inside oscillator. With the application of such dynamic periodic linear spectral phase mask we can control the pulse dynamics, demonstrating the capability to tune the pulse-to-pulse separation time, pulse tweezing, blue- and red-shifting of spectral components and pulse splitting. This technique, which is introduced for the first time to our knowledge, may be used in a range of applications such as coherent quantum control, nonlinear spectroscopy, microscopy, in data storage, in the switching of optical and magnetic properties of materials, as well as studies on the fundamentals of oscillator dynamics and other self-organized phenomena in spatiotemporally extended systems.

Süperiletken Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2-xSmxCu3Oy bileşiğinin transport ölçümleri

We have investigated the effect of the partial substitutions of Ca by Sm in the Bi-2223 superconducting samples, which are prepared by standard solid-state reaction methods. Magnetoresistivity measurements were made by using four-probe method with DC current of 10mA at 25-130 K temperature interval under constant magnetic field (0.0, 0.3, 0.6T). Electrical resistivity measurements were made by using four-probe methods with DC current of 10mA in the temperature range between 25-130 K. Hence, I-V and magnetic field as function of resistance measurements were done at constant temperatures (70,75, and 80K) under magnetic field which changes from 0.0 T to 0.6 T. Transition temperatures from superconducting state to normal state,Tc, critical current density Jc, activation energy U(H), irreversibility lines are determined from these measurements.According to Arrhenius formula, which is given below;TkUB00)/ln(?=??We obtain that U0 is the slope of arrhenius plot to )/ln(0?? versus 1/T as function of external field. We use linear fits to the apparently linear parts of the curves (in the resistivity parts) to extract activation energies, U0, from the graph.It is observed that the critical temperatures and the activation energies depend on both the Sm content of samples and the magnetic field. Increasing the Sm content shifted the irreversibility temperature to a lower temperature. The critical current density is decreased with increasing Sm content. The electrical resistivity is increased with increasing Sm content and increasing applied magnetic field. Hence, when magnetic field increased is same (this property of type II superconductors) value shifted to low temperature.

Bi-temelli yüksek Tc süperiletkenlerde numune geometrisinin elektrik ve manyetik özelliklere etkisi

In this thesis, the effects of sample geometry on electrical and magneticproperties of Bi-Based high Tc superconductor was investigated. To do suchinvestigation, firstly it was neccessary to prepare samples which was being later usedin the experiment. Bi-2223 ceramic powder was prepared by solid state reactions.For the experiment it was necesary to prepare 3mm diameter, 12mm long cylindersamples and then to open 0,5mm, 1mm and 1. 5mm diameters holes on the exactmiddles of them as axial. First samples with no holes was produced and annealed allthe samples at 830oC in air for 48 hours duration. Then, holes as axial were openedon the middles of no hole samples which was prepared earlier. To determine theeffects of sample geometries, the measure of magnetic susseptibility was taken oneach sample by a means of AC susceptometer. DC transport critical current densitieswere measuring. The graphics and assessments of the all measurements wereprovided and the effects of sample geometry were disscused in this thesis.Key Words: Superconductivity, High Temperature Superconductivity, BSCCO,Magnetic Sussceptibility

Bi1.8Pb0.35Sr1.9Ca2.1Cu3Oy süperiletkeninde Au difüzyonunun yapısal, üstüniletkenlik ve mekanik özellikleri üzerine etkisi

In this study, we have investigated the effect of the gold diffusion-doping and diffusion-annealing duration on structural, superconducting and mechanical properties of the Bi1.8Pb0.35Sr1.9Ca2.1Cu3Oy superconductors annealed 830°C for 10, 20, 50 hours. The samples were prepared by the conventional solid-state reaction method in the polycrystalline bulk form. Doping of Bi-2223 was carried out by means of Au diffusion during sintering from an evaporated Au films on pellets. The experimental works in this study consist of DC electrical resistivity, critical current density and AC susceptibility measurements for electrical, magnetic and superconducting properties, microhardness measurements for mechanical properties (such as Vickers microhardness, Young?s modulus, fracture toughness and yield strength). The mechanical properties of the samples were found to be diffusion annealing time and load dependent. Powder X-ray diffraction for phase analyses and lattice parameters, and SEM for microstructure examinations were carried out. These measurements showed that Au doping, in comparison with the undoped samples, increased the lattice parameter c, grain size, critical current density, and critical transition temperature, improved the mechanical properties and enhanced formation of Bi-2223 phase. Moreover, as the diffusion-annealing time decreased the number and size of voids increased, transition temperature, critical current density, lattice parameter c decreased. Additionally, we have calculated the activation energies and diffusion coefficients of Au in BSCCO. For this reason, the undoped samples were coated with an Au layer and diffusion annealing was carried out 500, 600, 700, 750 and 800°C for 10 hours. There are several methods to estimate the diffusion parameter in polycrystalline high-Tc superconductors. The most common four methods are: successive removal of thin layers and (1) the measurement of the sample?s resistivity, (2) the measurements of lattice parameters from XRD patterns, (3) the energy dispersive X-ray fluorescence, and (4) the radio-tracer methods. In this study, we used first two techniques to calculate the diffusion coefficient of Au in Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O system. The temperature dependence of the Au diffusion coefficients in the range of 500-800°C was described by the relation D = D0 exp(-Ea/kBT). It was obtained that for diffusion of Au atoms in Bi-2223 in the temperature range 500-800°C, the coefficients of diffusion increases, the corresponding activation energy being 1.08 eV. Diffusion at lower annealing temperatures is much less significant. The possible reasons for the observed improvements in structural, superconducting and mechanical properties due to Au diffusion in the superconductor BSCCO samples were discussed. Keywords: Bi-2223, Bi-2212, High temperature superconductor, Diffusion coefficient, Transition temperature, Transport critical current density, Intergrain and Intragrain critical current density, Mechanical properties,

Antikanser aktiviteye sahip kondanse triazol türevlerinin kristal yapılarının X-ışını toz kırınımı yöntemiyle belirlenmesi

1,2,4-triazoller ve onların kondanse türevleri üzerinde yapılan antikanser aktivite çalışmalarında umut verici sonuçlar elde edildi. Yapılan epidemiyolojik çalışmalar, uzun süre ve düzenli nonsteroidal antiinflamatuvar (NSAİ) ilaç (ibuprofen, flurbiprofen, naproksen) kullanan bireylerde kanserin görülme sıklığında bir azalma olduğunu gösterdi. Bu tez çalışmasında antikanser etki gösteren yapısında NSAİ ilacı artığı taşıyan triazol türevi yeni bileşiklerin kristal yapıları X-ışını toz kırınımı yöntemiyle belirlendi. Yapısı analiz edilen bileşikler iki gruba ayrılmaktadır. Birinci grup bileşikler (Bileşik 1, Bileşik 6 ve Bileşik 7) 1,2,4-triazol-[3,4-b]-1,3,4-tiyadiazin halka sisteminden, ikinci grup bileşikler (Bileşik 2, Bileşik 3, Bileşik 4 ve Bileşik 5) ise 1,2,4-triazol-[3,4-b]-1,3,4-tiyadiazol halka sisteminden ve fonksiyonel gruptan oluşur. Her iki grup bileşik fonksiyonel grup olarak farklı kimyasal orantılı oksijen, karbon, flor, ibuprofen, klor, kükürt ve/veya hidrojen içerir. Bileşik 1, Bileşik 2, Bileşik 3 ve Bileşik 4 örneklerinin sinkrotron ölçümleri Ulusal Argon Laboratuvarı'nda 11-BM demet yolunda e–posta programı aracılığıyla toplandı. Bileşik 5, Bileşik 6 ve Bileşik 7 örneklerinin laboratuvar tipi X-ışını toz kırınımı verileri ise Mo anotlu "Bruker D8 Advance" X-ışını difraktometresi ile toplandı. X-Işını toz kırınımı verilerinden kristal yapının belirlenmesinde takip edilen sıralamada; ölçüm için örnek hazırlanması ve veri toplanması, birim hücre parametrelerinin ve uzay grubunun belirlenmesi (indisleme), tüm toz kırınım deseni uyumu (Pawley veya LeBail arıtımı), tavlamayla benzetim yöntemiyle yapısal çözüm ve yapının Rietveld arıtımı basamakları takip edildi. İndisleme basamağında TOPAS 4.2, McMaille, DICVOL, ITO ve EXPO programları kullanıldı. Yapı çözümü basamağında TOPAS 4.2 programından elde edilen indisleme sonuçları kullanıldı, yapı çözümü tavlamayla benzetim yöntemi ile FOX veya DASH paketi aracılığıyla uygulandı. Yapı çözümü için molekül fragmentleri Avogadro veya Gaussian programları ile hazırlandı. Rietveld arıtımları bağ uzunluğu, bağ açısı ve bazen düzlemsellik için hafif sınırlamalar da arıtıma dahil edilerek FullProf veya TOPAS akademik programları ile yapıldı. Rietveld arıtımlarında kullanılan hafif sınırlamalar sayesinde, kimyasal anlamlı yapı çözümleri elde edildi. Kristal yapıların Rietveld arıtımları sonucunda elde edilen deneysel toz kırınımı desenleri ile hesaplanan toz kırınımı desenleri arasında iyi bir uyum ve kabul edilebilir R-faktörleri ile χ2 değerleri elde edildi. Bileşik 2 ve Bileşik 3'e, Bileşik 6 ve Bileşik 7'ye ait yapıların eş yapılı olduğu belirlendi. Özellikle sınırlı X-ışını laboratuvar toz kırınımı verisi ile bulunan yapıların teorik yöntemlerle desteklenmesi amaçlandı. Bunun için deneysel olarak elde edilen yapılar teorik hesaplamalar sonucunda elde edilen yapılarla karşılaştırıldı ve benzer yapılar gözlendi. Bu tez çalışmasında yapısı belirlenen Bileşik 1, Bileşik 2 ve Bileşik 3'e ait çalışmalar 2017'de "Powder Diffraction" dergisinde yayımlandı.

Ni-Mn-In alaşımında atomik kompozisyonun malzemenin kristal yapısı ve manyetik özelliklerine etkisi

Son yıllarda Ni-Mn tabanlı Ni50Mn45In5 Heusler alaşımında yeni bir manyetik özellik gözlenmiştir. Ni50Mn45In5 alaşımı, 0,5-4 T aralığında manyetik alan uygulanarak, 600-750 K sıcaklıklarda tavlandığında, alaşım içinde kristal simetrileri ve manyetik özellikleri farklı olan iki fazın oluştuğu belirlenmiştir. Bu fazların oluşmasında martenzitik ve inter-martenzitik faz geçişleri etkin olmaktadır. Yüksek sıcaklıkta simetrik olan kübik L21 yapısı sıcaklığın düşürülmesiyle simetrik olmayan tetragonal L10 yapısına ya da modüle 5M, 7M yapılarına dönüşür ve bu dönüşüm martenzitik faz geçişi olarak adlandırılır. Hem martenzitik faz geçişi hem de inter-martenzitik faz geçişleri Heusler alaşımlarının karakteristik özelliğidir. Bu tez çalışmasında, NixMnyInz alaşım sisteminde martenzitik ve inter-martenzitik faz geçişlerini deneysel olarak incelemek amacıyla, atomik konsantrasyonları 49,39 ≤ x ≤ 50,26, 32,60 ≤ y ≤ 42,85 ve 7,63 ≤ z ≤17,20 aralıklarında olan polikristal örnekler hazırlandı. Söz konusu faz geçişlerini anlamak için sıcaklığın fonksiyonu olarak x-ışını kırınımı (XRD), mıknatıslanma (M) ve elektriksel direnç (R) ölçümleri yapıldı. 110-300 K aralığında seçilen sıcaklıklarda ölçülen XRD desenlerine Rietveld yapı arıtımı uygulanarak NixMnyInz alaşım örneklerinin kristal yapıların örgü parametreleri belirlendi. Örnekler manyetik alan altında soğutulurken (FC) ve ısıtılırken (FW) 10-380 K sıcaklık aralığında ölçülen mıknatıslanma-sıcaklık (M(T)) ve direnç-sıcaklık (R(T)) eğrilerinde martenzitik faz geçişinin karakteristiği olan histerezis gözlendi. Bu deneysel verilerden martenzitik faz geçişinin başlangıç (MS) ve bitiş (MF) sıcaklıkları ile ferromanyetik (FM)  anti-ferromanyetik (AFM) faz geçiş sıcaklıkları belirlendi. Histerezis eğrilerinin yorumlanmasında alaşım içinde AFM ve FM etkileşmeler dikkate alındı. M(T) ve R(T) ölçümlerinden elde edilen sonuçlar birlikte değerlendirilerek, NixMnyInz alaşımlarının faz diyagramı oluşturuldu. Bu faz diyagramında alaşımın değerlik elektronu sayısına (e/a değeri) bağlı L10, 5M, 7M yapılarını içeren bölgeler sıcaklığın fonksiyonu olarak belirlendi. Yüksek sıcaklıklarda kübik yapıda olan bu alaşımlar, sıcaklığın azalmasıyla yarı-kararlı olan 5M veya 7M yapılarına dönüşürler ve sıcaklığın daha da azalmasıyla L10 tetragonal yapıya dönüşür. NixMnyInz Heusler alaşımları için oluşturulan faz diyagramı daha önce Ni50Mn50-xGax ve Ni50Mn50-xSnx alaşımları için literatürde yayımlanan faz diyagramları ile karşılaştırıldı.

RF doğrusal hızlandırıcı kovuk ve fotokatot RF-tabanca tasarımı ve simülasyonu çalışmaları

Bu tez çalışması kapsamında, radyo frekansında çalışan doğrusal bir hızlandırıcının kritik öneme sahip alt sistemlerinden, Fotokatot RF Tabanca ve Hızlandırıcı Kovuğun tasarımı 2,99855 GHz'de çalışacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla nümerik elektromanyetik analiz yeteneğine sahip Superfish® ve CST Microwave Studio® adlı simülasyon programları kullanılmıştır. Çalışmaya, hızlandırılacak elektronları üreten Fotokatot RF Tabanca tasarımı ile başlanmıştır. İki farklı program kullanılarak tamamlanan tasarıma ait sonuçların birbirleri ile oldukça uyumlu oldukları gözlemlenmiştir. Sonuçlarda gözlemlenen küçük farklılıkların da programların problem çözmede kullandıkları nümerik yöntemlerden kaynaklanabileceği öngörülmektedir. Bu süreç sonunda elde edilen bilgiler kullanılarak, Hızlandırıcı Kovuk tasarımı da gerçekleştirilmiştir. Hızlandırma için mümkün olan modlar değerlendirilerek en etkin olan moda göre tasarım sonlandırılmıştır. Yapılan çalışmada tasarlanan birimlere ait şönt empedansı, kalite faktörü, R/Qoranı ve güç kaybı tepe değeri gibi sistemin karakteristiğini ifade eden değişkenler hesaplanarak elde edilen sonuçlar tartışılmıştır.

Tek katlı karbon nanotüplerinin burulma deformasyonunun moleküler dinamik simulasyon çalışması

Thesis Title : A MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION STUDYOF TORSIONAL DEFORMATIONS OF SINGLE-WALLED CARBONNANOTUBESAbstractIn this study we present the tight binding molecular dynamics (TBMD) simulationresults for torsional response of 10x10 single-walled carbon nanotubes for varyingnumbers of layers, twist angles and temperature conditions. TBMD method we use hasO(N) complexity and it has been executed both in sequential and parallel modes. Thecode is executed in a distributed memory system utilizing the concept of parallel virtualmachines (PVM). The mechanical properties of the simulated structure such as bondlength distribution, bond angle distribution, torsional deformations, total energy, shearmodulus and torsion stiffness were studied under various simulation conditions. We alsopresented the efficiency and speedup graphs of the parallel computation.Advisor: Prof. Dr . Tekin Dereli Date:3/08/2005Director: Date:

Mikrokürelerden Gaussian ışık demetinin esnek saçılımı

Elastic Scattering Gaussian Beams from MicrospheresAbstractMicrospheres have received increasing attention as optical microcavityresonators due to their high quality Morphology Dependent Resonances(MDRs). Numerous applications have been realized by using microsphereMDRs in photonics, optoelectronics, and optical communication systems.Wavelength selective properties of resonances in microspheres have beenused as a building block for filtering, multiplexing, switching, and channeldropping applications. Microsphere based biosensors has been attractingthe attention of the photonics community due to their high sensitivity,selectivity and implementation. Adsorption of different biomolecules on thesurface of microspheres causes a change of effective size and refractiveindex leading to the shift of resonance wavelengths. A photonic biosensor,based on this phenomenon, can detect a single molecule sensitivelydepending on the configuration.In this work, rainbow effects on microspheres are studied numericallyby using Generalized Lorenz Mie Theory (GLMT). GLMT description ofGaussian beam scattering by a microsphere is an excellent analytical toolto accurately model the sphere-Gaussian-beam interaction. Angularlyresolved Gaussian beam scattering spectra are presented to observe theeffect of rainbows on MDRs. Obtained results show that rainbows give riseto increased scattering intensity around MDRs. Phase behavior of the totalscattered field is observed in the spectra around rainbow angles. Therainbow-enhanced MDRs and associated phase characteristics provide anadditional enhancement of the already sharp MDRs of microspheres forsensing applications.

Üç boyutlu plazmonik çubuk tınlayıcıların teorik ve deneysel analizi

We compare the performance of plasmonic waveguide integrated stub-resonators based on 2D metal-dielectric-metal (MDM) and 3D slot-waveguide (SWG) geometries. We show that the scattering matrix theory can be extended to 3D devices, and by employing the scattering matrix theory we provide the guidelines for designing plasmonic 2D and 3D single-stub and double-stub resonators with a desired spectral response at the design wavelength. We provide transmission maps of 2D and 3D double-stub resonators versus stub lengths, and we specify the different regions on these maps that results in a dip, a peak or a plasmonically induced transparency (PIT) shape in the transmission spectrum. Radiation loss from waveguide terminations leads to a performance degradation in the 3D slot-waveguide based resonators. We illustrate improved waveguide terminations that boost resonator properties. We verify our results with 3D FDTD simulations. The designed devices are fabricated with electron-beam lithography. In the fabrication phase we add Yagi-Uda style dipole antennas to the input and output ports of the slot-waveguides to increase the coupling efficiency of the far-field input beam into the subwavelength gap of the slot-waveguides. Furthermore, 90 degree bent waveguides are used to increase the signal-to-noise ratio via a cross-polarization based measurement scheme. A home-built reflection microscope setup is used for the characterization of plasmonic double-stub resonators.

Yeni kuşak yüksek enerjili hızlandırıcılarda elektromanyetik Tau çifti üretimi

Maddenin özünün ve maddeyi oluşturan parçacıkların aralarındaki temel kuvvetlerin araştırılması fiziğin temelini oluşturmaktadır. Bu sebeple geçmişten bugüne fizikçiler maddenin temel yapıtaşlarını anlamak için birçok deneyler ve araştırmalar yapmaktadırlar. Son yıllarda bu konular ile ilgili en önemli çalışmalar şüphesiz yeni kuşak hızlandırıcılar olarak bilinen Rölativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı ve Büyük Hadron Çarpıştırıcısında yapılan deneyler olmuştur. Bu çalışmaların amacı, nükleer maddeyi çok yüksek hızlarda ve yüksek sıcaklıkta çarpıştırmak ve daha temel parçacıkların oluşumunun gözlenmesi sayesinde parçacıklar hakkında daha detaylı bilgiye sahip olmaktır. Bunu başarabilmek için tamamen iyonize olmuş atomları ultra rölativistik hızlarda çarpıştırmak gerekmektedir. Ağır atomlar, yüksek enerjili çarpıştırıcılarda hızlandırılırken, çevrelerinde çok büyük elektromanyetik alanlar oluşur. Ultra rölativistik hızlara ulaştığında ise bu atomlar Lorentz kısalmasına (büzülmesi) maruz kalırlar, bu nedenle elektromanyetik alanın şiddeti şekil değiştiren atomların sivri uçlarında daha büyük olur. Çevresel çarpışma esnasında ağır atomların çevrelerinde oluşan elektromanyetik alanların, yani sanal fotonların etkileşmesi sonucunda, elektron pozitron, muon anti-müon ve tau anti-tau çiftleri gibi çeşitli parçacıklar oluşabilir. Lepton çiftlerinin oluşumu ve bozunumunun incelenmesi, hadronların anlaşılabilmesi için çok önemlidir, çünkü leptonlar yaratıldıkları uzay zaman bölgesiyle ilgili daha çok bilgi verirler. Parçacık üretilme olasılığı tesir kesiti ile ifade edilir. Tesir kesiti ne kadar yüksek olursa etkileşimin yani etkileşim sonucu parçacık üretme olasılığının daha yüksek olduğu söylenebilir. Çalışmamızda, ultra rölativistik hızlarda tamamen iyonize olmuş altın ve kurşun ağır iyonlarının çarpıştırılması sonucu oluşan güçlü elektromanyetik alanlarından lepton oluşum tesir kesitleri kuantum elektrodinamiği, Feynman diyagramları ve form faktörler yardımı ile hesaplanacaktır. Elde edilen tesir kesitlerinin analitik olarak çözümleri çok zordur çünkü genellikle on boyutlu integraller şeklindedir. Bu sebeple tesir kesitlerinin çözülmesi için Fortran kodları kullanılacak olup, Monte Carlo yöntemi ile hesaplanacaktır. Hesaplanan tau tesir kesiti verilerinin, form faktörlere göre değişimi grafikler yardımı ile gösterilecektir. Bu çalışma ile ayar teorisinden kuantum elektrodinamiğine kadar birçok fizik konusuna değinilecek olup, maddeyi oluşturan temel parçacıkların oluşma mekanizmaları hakkında daha detaylı bilgiye sahip olmak amaçlanmaktadır.

Plazmonik ve opto-akışkan platformların teorik, hesaplamalı ve deneysel yöntemlerle incelenmesi

Son yıllarda optik ve fotonik alanlarındaki teorik ve teknolojik gelişmeler yeni dalların ortaya çıkmasına zemin hazırlamıştır. Bu gelişmeler farklı disiplinlerin bir araya gelmesini ve disiplinler arası çalışmaların yapılmasını sağlamıştır. Bu alanlardan bir tanesi plazmonik bir diğeri ise opto-akışkan sistemlerdir. Plazmonik metallerle elektromanyetik dalgaların etkileşimini inceleyen bilim dalıdır. Metallerin serbest elektron salınımlarının kuantası ise plazmon olarak isimlendirilir. Plazmonlar elektromanyetik dalgalar tarafından uyarılarak rezonans durumu sağlanır. Bu duruma yüzey plazmon rezonansı denir. Yüzey plazmonlarının doğrudan ışıkla uyarılması mümkün olmadığı için rezonansın sağlanması için bazı koşullar gerekmektedir. Bu koşulların elde edilmesi için bir takım metotlar geliştirilmiştir. Geliştirilen metotlardan en yaygın olarak kullanılanları Kretchman konfigürasyonu ve ızgara yöntemidir. Kretchman kofigürasyonunda bir ışık kaynağı metalle rezonans açısı yapacak şekilde bir prizma içerisinden gönderilir. Metal-cam ara yüzünde meydana gelen sönümlenen dalgaların metal-hava ara yüzündeki plazmonları uyarması sağlanır. Bu rezonans açısı yansıyan ışığın şiddetinin belli bir açıda dip yapması ile belirlenmektedir. Bir diğer metot ise ızgara yöntemidir. Bu metotta ise bir dielektrik üzerinde kesikli metal yapılar oluşturulması ve bu şekilde hazırlanmış bir yapıdan elektromanyetik dalga gönderilmesiyle yüzey plazmonlarının uyarımı sağlanır. Yaptığımız çalışmalarda ızgara yöntemi üzerinde durulmuştur. Mevcut çalışmalardan farklı olarak plazmonik yapıları üretmek için femtosaniye lazer hüzmeleri kullanılmıştır. Öncelikle ince altın film kaplı bir cam üzerinde femtosaniye lazer ile altın nano çubuklar oluşturacak şekilde ablasyon sağlanmıştır. Plazmonik yapıların genel üretim yöntemi olan litografiyle karşılaştırıldığında, doğrudan femtosaniye lazer ablasyonu çok daha kolay ve hızlı bir yöntemdir. Elde edilen sistem karakterize edilerek plazmonik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Bununla beraber elde edilen yapılar zaman bölgesinde sonlu farklar metodu (FDTD)'nu kullanan LumericalTM şirketi tarafından piyasaya sürülmüş FDTD Solutions modülü ile modellenerek elde edilen sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. FDTD metot ile incelenen sistem Yee hücreleri adı verilen küçük kutulara bölünür ve bölünen kutucuklarda her bir zaman adımı için Maxwell denklemleri çözülerek sistem hakkında bilgielde edilir.Simülasyon sonucunda elde ettiğimiz veriler ile deneysel sonuçların uyumlu olduğu görülmüştür. Optik ve mikro-akışkan disiplinlerinin bir araya gelmesi ile ortaya çıkmış bir diğer nano fotonik dalı olan opto-akışkan platformlar gelişmekte olan bir alandır. Opto-akışkan sistemlerin en yaygın kullanım alanlarından bir tanesi opto-akışkan dalga kılavuzlarıdır. Dalga kılavuzu özelliği gösteren opto-akışkan sistemlerde tam yansıma koşulunun sağlanabilmesinde kullanılan materyallerin kırıcılık indisleri etkin rol oynamaktadır. Son zamanlarda aerojeller düşük kırma indisleriyle bu tip sistemlerde kullanılmaktadır. Ancak bu malzemeleri mekanik yöntemlerle işlemek, delmek veya şekillendirmek kırılgan yapıları nedeniyle çok zordur. Bu zorluklar aerojellerin hassas ve hasarsız bir şekilde işlenebilmesi için alternatif yontemlerin geliştirilmesi ihtiyacını doğurmuştur.Yaptığımız çalışmalarda hidrofobik silika aerojel kitlesi içerisinde üç boyutlu doğrusal mikrokanalları femtosaniye lazer ile oluşturulması amaçlanmıştır. Femtosaniye lazerler etki sürelerinin çok kısa olması sebebi ile aerojel üzerinde bu kanalların hassas bir şekilde oluşturulabilmesine olanak sağlar. Çalışmalarımızda, femtosaniye lazer hüzmesini Galvo aynalar ile yönlendirilerek, tarama merceğiyle odaklanmış ve kitlenin hedeflenen bölgesinde ablasyon sağlanmıştır. Bu yöntemle aerojel içerisinde üç boyutlu doğrusal kanal malzemeye zarar vermeden oluşturulmuştur. Femtosaniye lazer ile aerojel içerisinde elde edilen üç boyutlu doğrusal mikrokanala, dalga kılavuzu özelliklerini incelemek amacı ile etilen glikol sıvısı doldurulmuş ve fiber ile 632nm dalgaboyuna sahip bir diyot lazeri eşlenmiştir. Fiberin kanal içindeki konumu değiştirerek kanal çıkışındaki şiddet dağılımı CCD kamera ile görüntülenmiştir. Yaptığımız ölçümler sonucunda ilerleme kaybı 9.9 dB/cm olarak hesaplanmıştır. Bu sonuç aerojel içerisinde açılan kanalların opto-akışkan dalgakılavuzu olarak kullanılmasına elverişli olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak bu çalışma, hidrofobik silika aerojellerin femtosaniye lazer ile mekanik yöntemlerden daha yüksek duyarlılıkla işlenebildiğini ve elde edilen kanalların opto-akışkan dalga kılavauzu olarak kullanılabildiğini gösterir.

Kozmolojik modellerde tedirgeme ve foton jeodeziği

Kozmologlar bugüne değin modern kozmolojide iki nokta üzerinde durmuşlardır. İlki Evrenin geçirdiği tüm evrelerin açıklanması, ikincisi ise Evrenin geçmişinin ne olduğu, bugünü ve geleceğinde yapısının ne olacağıdır. Kozmolojinin son 30 yılda yaşadığı hızlı değişim her iki noktada daha detaylı cevapların ve soruların bulunmasına neden olurken, kozmolojinin ilk dönemlerinde oluşturduğu külliyatın ürünü olarak ortaya çıkmıştır. Einstein'ın pek çok noktada yeni kulvarlar yarattığı öncü çalışması olan Genel Görelilik teorisinin ortaya çıkışının üzerinden bir yüzyıl geçmesinin ardından kozmoloji geniş ölçekteki olgulardan, yüksek enerji fiziğinin ilgilendiği noktalara kadar pek çok farklı alana değinmiş durumda. Özellikle A.Guth'un 1981'de yayınladığı çalışma yüksek enerji fiziği ile kozmoloji arasında yeni bir bağ kurarken, geliştirdiği enflasyon mekanizması ile Evrenin ilk dönemlerinde ortaya çıkan ve kozmologların uzunca bir süredir ilgilendiği ufuk problemi, ilksel tedirgeme vb... gibi sorunlara yenilikçi bir çözüm getiriyordu. Bu yenilikçi çözümle birlikte astrofizikçilerin ortaya koyduğu Kozmik Mikrodalga Ard alan Işıması (CMBR) olarak bilinen olgunun önemi daha çok arttı. Sachs-Wolfe'un 1967 yılında ortaya koyduğu çözümde CMBR'ın metrikte yaşanan ilksel tedirgemelerin ve Son Saçılma Yüzeyinden (LSS) gelen fotonların bilgisi ile yakından ilgili olduğunu ifade edilmişti. Sachs-Wolfe'un çalışmalarında ortaya koyduğu ve onun bir parçası olan Integrated Sachs Wolfe (ISW) etkisi olarak bilinen fiziksel etki, gözlemlerle de uyumlu olarak modern kozmolojik modellerin sınanmasında ve hangilerinin geçerli olup, hangilerinin geçerli olmadığı konusunda önemli bir araç olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte ISW, modern kozmolojinin ortaya attığı ve bazı mekanizmaları ile olguları açıklamakta kullanılan alternatif gravite teorileri, karanlık enerjinin doğası vb.. gibi olgular için de önemli bir kıstas sunmaktadır. Çalışmamızda odaklandığımız alternatif gravite modellerinden olan f(R) teorisi, GR'da oluşturulan teorinin altyapısına dayanmakla birlikte ondan önemli farkı GR'da Lagrangeyeni oluşturan Ricci skalerinin rastgele bir fonskiyon olarak tanıtılmasıdır. Bununla birlikte, f(R) teorisi ivmelenerek genişleyen Evreni ve Evrenin yapısını ortaya koymak için önemli bir kaynak sağlarken, geniş ölçekteki yapılarda zayıf gravitasyonel mercekleme ya da geç zaman ISW etkilerinde gözlemlenebilmektedir. ISW etkisi f(R) teorisini de sınırlandırmak açısından da önemli kaynaklar sağlamaktadır. Çalışmamızın ikinci bölümde genel kozmolojinin tarihsel gelişimine uygun bir sunum yapılırken, üçüncü bölümde metrik tedirgemelere bir giriş üzerinde duruldu. Dördüncü bölümde bu tedirgemelerin fiziksel sonucu olan Sachs-Wolfe etkisi üzerinde durulurken, beşinci bölümde f(R) teorisine bir giriş yapıldı. Çalışmamızda foton jeodeziği, metrik tedirgeme ve bunların fiziksel gözlemlerine ait sonuçlar üzerinde literatür taraması gerçekleştirildi. Alternatif gravite modellerinin Sachs-Wolfe ve Integrated Sachs Wolfe gibi etkilerin fotonların izi olduğu kanısı üzerinde durduk. İleriki çalışmalarımızda yakın bir gelecekte bu alternatif modellerin etkileri üzerinin sayısal analizleri üzerinde duracağız.

Varyasyonel matris çarpım durumları metodunun bağlı kovuk zincirinde kuantum dinamiğine uygulanması

Matrix product state (MPS) representation is an alternative way to describe a quantum many body system on a one dimensional lattice by means of an interconnected local tensor array. The exponential growth of the Hilbert space of a quantum many body system is a major limitation in numerical calculations. In variational matrix product state (VMPS) method, the Hilbert space of a system is represented by a reduced number of basis vectors, therefore allowing the simulation of larger systems. We have applied VMPS method to a model of coupled quantum cavity arrays. In our model in one of the cavities, there is a two level system (TLS) interacting with the cavity mode. We have studied the system in both the so-called rotating wave approximation (RWA) and beyond including counter rotating wave (CRW) terms in Rabi model. We have calculated the ground state particle distributions of the system with different coupling strengths. Using the Suzuki-Trotter decomposition, we have investigated time dependent dynamics of emission from the TLS within RWA and beyond. Finally, scattering of a Gaussian shaped pulse from a TLS is simulated within RWA and including CRW terms.

Modifiye edilmiş Chaplygin gazı enflasyonu

Gözlemlere göre evrenimiz homojen ve izotropik yapıda, Hubble parametresine bağlı olarak genişliyor. Evrenin homojen ve izotropik yapısı büyük ölçeklerde geçerlidir. Uzayın homojen olması maddenin heryerde eşit dağılım göstermesi ve izotropik olması ise her yönde eşit şekilde dağılmasıdır. Uzayın farklı noktalarından gelen kozmik mikrodalga arkaplan ışınımı hemen hemen aynı sıcaklıklardadır. Büyük ölçeklerde yaklaşık homojen yapıya sahip olan evren, küçük ölçeklerde kütle çekiminin etkisi ile hızlarda değişme göstererek homojen olmayan yapıları meydana geliyor. Büyük patlama modelinde düzlük problemi ve ufuk problemi vardır. Buna çözüm olarak enflasyon teorisi öne sürülmüştür. Enflasyon teorisi evrenin ivmelenerek genişlemesi olarak bilinir. Enflasyonun gerçekleştiği enerji seviyesi GUT (büyük birleşme dönemi)ölçeği civarındadır. Günümüzdeki gözlemler Friedman-Robertson-Walker uzayına k = 0'da uyumlu olduğunu gösterir. Ancak, homojen FRW modeli Kozmik Mikrodalga Fon (CMB) radyasyonunda izotropik olmaması, evrendeki madde dağılımı ve galaksilerin olu¸sumu gibi sorulara cevap verememektedir. Bu yüzden homojen FRW modelinin etrafındaki tedirgemeleri sınıflandırmak bunların evrimini incelemek yapı oluşumunu anlamak için çok önemlidir. Enflasyon ise bu 10􀀀5 mertebesindeki tedirgemelerin kaynağının kuantum dalgalanmaları olduğunu söylemektedir. Evrenin ivmelerek genişlemesinin keşfi, kozmolojik sabit gibi davranan pozitif yoğunluklu ve negatif basınca sahip bir madde (karanlık enerji)ihtiyacını doğurmuştur. 2001 yılında Kamenshchik ve arkadaşlarının kullandığı Chaplygin gaz diye bilinen egzotik akışkan, FRW kozmolojisinde kozmik ivmelenmeyi karanlık enerji olmadan açıklamaya çalışmışlardır. Cevabını bulmaya çalıştığımız soru hem ilk dönem (enflasyon) hem de son dönem ivmelenmesinin sebebi Modifiye edilmiş Chaplygin gazı mıdır? BICEP2 gözleminin verileri kullanılanılarak modellerin serbest parametreleri belirlenmiş ve bunun sonucunda Modifeye edilmiş Chaplygin gaz modelinin enflasyon için uygun bir aday olmadığı belirlenmiştir.

Nano yapılı malzemelerin mekanik, elektronik ve kimyasal özellikleri

Son yıllarda metal nano-yapılar, boyutlarına ve şekillerine bağlı olarak gösterdikleri özelliklerin yanı sıra dayanıklılık, kimyasal reaktivite ve kataliz gibi sanayi ve teknolojik önemi büyük uygulamalarda sergiledikleri üstün performanslardan dolayı birçok bilimsel çalışmanın ilgi odağı olmayı başarmıştır. Nano ölçekte bu tür yapılara özgü şekil ve düzenin korunabilmesi, parçacıkların büyütülmesi ve kontrol edilmesinde yetkin olmayı gerekli kılar. Günümüzde yürütülen önemli çalışmalar sayesinde, parçacık büyütmenin evrimi deşifre edilerek, büyüme koşullarının etkili şekilde ayarlanması ve bu sayede istenilen yapısal özelliklere sahip nano-kristal malzemelerin oluşturulması mümkün olmuştur. Bunun bir örneği, yüksek çözünürlüklü taramalı elektron mikroskobu ile gözlenen ve eksen yönelimde gerilmeye maruz kalan gümüş nanotelinin yapısal dönüşüm geçirerek, beklenmedik bir biçimde en küçük kare kesit alana sahip bir nanotübe dönüşmesidir. Bir diğer örnekte ise tohum aracılı büyütme deneyleri ile çözelti içerisinde sentezlenen metal nano-kristallerin büyütülmesi, yüzeyin şekillenmesi ve bu sayede yapının geometrik düzeninin oluşmasında atom difüzyon süreçlerinin üstlendiği kritik rol belirlenmiştir. Nano-öbeklerin mikroskobik olarak büyütülmesi ve bu ölçeklerde kararlı yapılarının oluşmasının modellenebilmesi ancak bu malzemelerin mikro-yapısal evriminin altında yatan atomik süreçlerin tam olarak anlaşılması ile mümkün olabilir. Bu Tez ile nanotelden nano-öbek sistemine kadar geniş bir aralıkta farklı geometrik ve yapısal özelliklere sahip nano-malzemelerin toplam enerjileri, dinamik ve elektronik özellikleri sırasıyla moleküler statik (MS), moleküler dinamik (MD) ve elektronik hesaplamalar ile kapsamlı olarak araştırılmıştır. Atomlar arasındaki etkileşimin türü hem yarı-deneysel çok cisimli potansiyel olan gömülü atom yöntemi (GAY) hem de yük yoğunluğu fonksiyoneli teorisi (YFT) ile tanımlanmıştır. Benzetimlerde Ag nano-malzemeler, deneylerde incelenen metal nano-yapılara yakın ölçeklerde tasarlanarak, gerçeğe uygun hesaplama hücreleri ile modellenmiştir. Benzetim hücreleri, 0K'de eşlenik gradyen yöntemi kullanılarak sahip oldukları şeklin en düşük enerjili durumuna gelmeleri sağlanmıştır. MD benzetimlerinde, hareket denklemlerinin çözümü için Verlet algoritması kullanılarak, integrasyon adımı 1 fs olarak seçilmiş ve Nose-Hoover termostatı ile sistem yüksek sıcaklıklarda ısıl olarak dengeye getirilmiştir. Difüzyon süreçlerinin aktivasyon enerji engel değerlerini hesaplamak için oldukça etkili ve güvenilir bir yöntem olan dürtülü elastik bant yöntemi (DEB) kullanılmıştır. Tezin ilk bölümünde, eksen yöneliminde uygulanan gerilme sonucunda Ag nanotelinin kendiliğinden nanotüpe dönüşmesinin atomik ölçekteki doğası MS, MD ve YFT hesaplamaları ile incelenmiştir. Deneysel gözlemler ile uyumlu olarak, eksen yöneliminde yüklenen gerilmenin sonucunda ymk yapısındaki nanotel nanotüpe dönüşür. Statik hesaplamalar, <100> eksen yönelimine sahip metal nanotelin kusursuz şekilde nanotübe dönüşmesi için: (1) Her katmanında 8 atom bulunacak şekilde, bir örgü sabiti genişliğindeki 4 atomlu iki karenin içi içe geçmesi ile oluşan kare kesitli bir yapıya sahip olması ((8A/8B) istiflenmesi), (2) Eksen yöneliminde 8 katmandan oluşması, (3) Eksen yöneliminde uygulanan germenin tekdüze (sürekli) değil, ancak ardışık düşük ve yüksek germe miktarlarının bir sıralaması şeklinde uygulanması gerektiğini göstermiştir. YFT hesaplamaları ile gerilme kaynaklı böyle bir yapısal dönüşüm tekrar elde edildiğinde oluşan tüp yapısının elektronik olarak nanotelden daha kararlı olduğu bulunmuştur. Öte yandan, MD benzetim sonuçları ile deneyden farklı olarak sıcaklığın yapısal dönüşümü etkileyeceği görülmüştür. Tezin ikinci bölümünde, şekil ve düzeni kontrol ederek parçacık büyütmenin atomik ölçekteki doğasının anlaşılması amacıyla farklı büyüme şekillerine yol açabilecek yüzey difüzyon mekanizmaları ve reaksiyon oranları araştırılmıştır. Benzetimlerde atomlar arasındaki etkileşimler GAY ile tanımlanarak, toplam enerji hesaplamaları ve MD benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Toplam enerji ve difüzyon süreçlerinin enerji engel değerleri, {111} yüzeyinde bulunan bir atomun sıklıkla bu yüzeyin kenarlarına yakın örgü noktalarında bulunacağını ve değiş-tokuş mekanizmasını tercih ederek, özellikle {110} yüzeyine difüz edeceğini göstermiştir. Ayrıca MD benzetimleri ile ekatomun {111} yüzeyindeki hareketi farklı sıcaklıklar için 300 kez tekrarlandığında elde edilen sonuçlar, toplam enerji hesaplamalarında ortaya çıkan senaryoları doğrulamıştır: Sıcaklıktan bağımsız olarak, {111} yüzeyinde bulunan bir ekatomun diğer yüzeylere difüzyonu için gerçekleştirdiği en baskın mekanizma kenar atomu ile yaptığı değiş-tokuştur. Ekatomun {111}yüzeyinden komşu yüzeylere hoplama mekanizması ile difüzyonunun ancak yüksek sıcaklıklarda mümkün olduğu görülmüştür. Deneysel çalışmalarda gözlenen büyüme şekillerinin atomik doğasını anlayabilmek için, MD hesaplamaları ile Ag nano-öbeklerde büyütme benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Atomik süreçleri hızlandırmak ve büyütmeyi yeterli uzunluktaki hesaplama sürelerinde gerçekleştirmek için benzetimler 500K sıcaklığında yapılmıştır. Büyütme benzetimleri, 300 tane tek atom için gerçekleştirilen MD sonuçlarının istatiksel analizinden yola çıkarak belirlenen uygun sıcaklık ve atom gönderim hızlarında hassas şekilde ayarlanmıştır. Kontrollü büyütme benzetimleri ile Ag nano-öbekler için deneye özgü kübik geometriler başarıyla üretilmiştir. Bu sonuçlar, sadece tek bir atomun yüzey üzerindeki hareketine göre ayarlanan difüzyon oranlarının büyütme sırasında şekil ve düzeni kontrol edebileceğini göstermiştir. Bu Tez çalışması, metal nano-malzemelerin kararlı yapıları ve büyümenin atomik ölçekteki doğasını belirleyen davranışları anlamamızı sağladığı gibi nano ölçeklerde yüzey dinamiklerine ve yapıya dair yeni bir bakış kazandırmıştır.

Yengeç atarcasının azalan eylemsizlik momentiyle açılan eğiklik açısı

A star with a mass between $8-22$ $M_{\odot}$ becomes a neutron star when it has used up all of its nuclear energy sources. This transition occurs with a gigantic supernova explosion. Today there are many types of neutron stars classified according to their energy source. The first discovered neutron stars are the rotationally powered pulsars. These are highly magnetized rapidly rotating objects which are slowly spinning down, and the rate of rotational kinetic energy lost forms their luminosity. These objects, presumably the younger ones, radiate in all bands of the electromagnetic spectrum yet they are generally detected in the radio wavelength. The first models envisaged the pulsars as a magnetic dipole rotating in vacuum converting the kinetic energy to magnetic dipole radiation (MDR). It was soon understood that the rotating dipole generates electric fields large enough to rip off charged particles from the surface of the neutron star which then form a co-rotating plasma. It is harder to solve the magnetospheric structure in the presence of this plasma, but recent numerical simulations provide insight into this problem. Even in that case, the basic dependence of the spin-down torque on the pulsars in the presence of the plasma is similar to the MDR model. Interestingly both models predict that the inclination angle between the magnetic moment and the spin axis would be aligned in time. The Crab pulsar is the best known and studied rotationally powered pulsar among the more than 2000 pulsars discovered to date. It is about 960 years old according to the ancient Chinese records, which call the supernova explosion as a `guest star'. Lyne et al. discovered in 2013 that the inclination angle of this object is not decreasing, as expected from the MDR or the plasma model, but increasing at a rate of 0.62 degrees per century. We argue that this observation can be explained if the moment of inertia of this object decreases in time. In standard estimations of pulsar properties the moment of inertia and magnetic dipole moment are assumed to be constant. In this thesis, I investigate the implications of a decrease in the moment of inertia on the spin evolution of this object. The Crab pulsar, just like many other young pulsars, occasionally show sudden spin-up events called ``glitches''. The glitch events of the Crab pulsar are explained by the starquake model. According to this model the solid crust of the Crab pulsar, which is formed when the object cooled down while rotating much more rapidly, can not follow the equilibrium shape corresponding to the rotation rate which slowed down. The stress increases as the pulsar slows down further and finally the crust of the neutron star fractures. Recently, we had shown that the rate of decrease of the moment of inertia as a result of these crustal fractures is sufficient to explain the rate of increase of the inclination angle.

Embriyo atık kültür sıvısının Raman spektroskopisi ile analizi

Raman spektroskopisi, moleküllerin titreşim spektrumlarını inceleyerek ışığın elastik olmayan saçılma yapmasına dayanan spektroskopik bir yöntemdir. Işık saçılırken büyük bir kısmının enerjisi maddeyle etkileşen ışığın enerjisiyle aynı olmaktadır. Bu saçılma elastik bir saçılmadır ve Rayleigh saçılması olarak bilinmektedir. Işığın çok küçük bir kısmının ise saçılırken edindiği enerji maddeyle etkileşirken sahip olduğu enerjiden farklıdır. Bu durumda ışık elastik olmayan bir saçılma yapmaktadır. Bu saçılmaya Raman Saçılması denir. Gelen ışık ve saçılan ışık arasındaki enerji farkı, molekülün titreşim enerji seviyeleri arasındaki enerji farkına bağlıdır. Bu yüzden Raman saçılma bantları moleküllerin karakteristiğini açıklar ve parmak izi niteliğindedir. Raman spektroskopisi biyolojik sistemler için yapılan ölçümlerde iyi sonuçlar vermektedir. Bu tez çalışması kapsamında biyolojik moleküler yapıda olan embriyo atık kültür sıvısının içerdiği proteinler, lipitler ve amino asitler hakkında bilgi edinebilmek için Raman spektroskopisi ile ölçümler alınmıştır. Embriyo atık kültür sıvısı örneklerinin Raman spektrumları ölçülerek, Raman bantları literatürdeki bantlarla karşılaştırılarak amino asit bantları ve lipit bantlarının hangileri olduğuna dair tahmini bir belirleme yapılmıştır. Tez çalışmasının bir basamağını oluşturan bilimsel araştırma projesinin genel amacı embriyoyu çevreleyen atık kültür ortamının Raman spektroskopisi ile değerlendirilmesi ve embriyo etrafındaki kültür ortamının spektroskopik yöntemle incelenmesi ile embriyo seçimi yapılmasıdır. Embriyo atık kültür sıvısı örnekleri İstanbul Üniversitesi Çapa Tıp Fakültesi Tüp Bebek Kliniği'nden alınmış ve sıvı azot içerisinde İstanbul Teknik Üniversitesi Lazer Spektroskopi Laboratuvarı'na ulaştırılmıştır. Tüp Bebek Kliniği'nde iki farklı gruba ayrılarak gelişmesini devam ettirme ihtimali yüksek olan örnekler Grade1 (G1), daha az ihtimali olan örnekler de Grade2 (G2) olacak şekilde mikroskobik yöntemlerle sınıflandırılmışlardır. Embriyo atık kültür sıvısı örneklerinin Raman spektrumları 786 nm dalga boyuna sahip bir diyod lazer kullanılarak ölçülmüş ve önişlemler uygulandıktan sonra istatistiksel analizleri yapılmıştır. Aynı ölçüm hücresi ile her bir hastaya ait örnek ölçümleri ve arka plan (su) ölçümleri alınmıştır. Her hasta için farklı ölçüm hücresi ile ölçüm alınmıştır. Farklı ölçüm hücreleri ile ölçüm yapmanın etkisini test etmek için embriyo atık kültür sıvısı örneklerini ölçtüğümüz disklerin her birinin boşken spektrumları alınarak farklılıklar incelenmiştir. Embriyo atık kültür medyası bileşenlerinin hangi konsantrasyona kadar istatistiksel analizlerde ayrışabilir olduğunu anlamak için model bir çözelti hazırlanmıştır. Bu çözeltiyi oluştururken amino asitlerden histidin ile birkaç amino asit karışımından oluşan ve biyolojik sistemlerle yapılan ölçümlerde protein konsantrasyonu standardizasyonu için kullanılan bovin serum albümin kullanılmıştır. Histidin doymuş sıvı çözeltisinin farklı konsantrasyonları ile bovin serum albümin doymuş sıvı çözeltisinin karıştırmasıyla 3 farklı karışım elde edilmiştir. Bovin serum albümin ve histidin sıvı çözeltilerinin %50, %10 ve %2 konsantrasyondaki karışımları ölçüm hücresi ile ölçülmüştür. Ölçümlere embriyo atık kültür sıvısı örneklerine yapılan önişlemler uygulanmıştır. Konsantrasyondaki farklılıkların istatistiksel analizler uygulandıktan sonraki gözle görünür ayrıştırılabilirliği bize embriyo atık kültür sıvısı bileşenlerinden olan amino asit ve lipitlerin çok düşük oranlarda var olduklarında da tespit edilebildikleri fakat daha düşük konsantrasyona sahip olduklarında ayrışamadıkları konusunda yol gösterici olmuştur. Embriyo atık kültür sıvısının önişlemler uygulanmış Raman ölçümlerine temel bileşenler analizi (PCA) uygulanmıştır. Temel bileşenler analizi (PCA) skorlarına göre elde edilen grafiğin x ve y eksenleri olan PC1 ve PC2 dataları kullanılarak elde edilen doğrusal ayırt etme analizi (LDA) sonuçlarına göre hassasiyet ve ayırt edilebilirlik oranları elde edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre hassasiyet oranı %75, ayırt edilebilirlik oranı ise %73 olmaktadır. Histidin ve bovin serum albümin çözeltilerine de temel bileşenler analizi (PCA) ve doğrusal ayırt etme analizi (LDA) uygulanmıştır. Doğrusal ayırt etme analizi (LDA) sonuçlarına göre hassasiyet oranları; %50, %10 ve %2 konsantrasyondaki ölçümler için %100 oranındadır. Ayırt edilebilirlik oranları da %50, %10 ve %2 konsantrasyondaki ölçümler için %100 olmaktadır. Konsantrasyon oranlarını bildiğimiz ve embriyo atık kültür sıvısıyla aynı yöntemle ölçüp analiz ettiğimiz çözeltiler başarılı şekilde ayrışmışlardır. Buna göre ölçtüğümüz sıvı içerisinde herhangi bir bileşen %2 oranına kadar bulunduğunda Raman bantları gözlenebilmekte ve ayırt edilebilmektedir.

Kozmolojide skaler alan potensiyelleri

In this thesis we describe how to construct a scalar field potential V(phi) in a five-dimensional cosmological model with non-zero curvature for the three-dimensional spatial part, where we use the scale factor a(t) for observed space and the additional scale factor b(t) for the extra dimension. We want to verify whether or not scalar field potentials arise which are ruled out in the case of the effective four-dimensional observed universe. Explicit expressions for the scalar field potential V(phi) and the scalar field phi in terms of cosmic time are derived for both non-interacting and interacting scalar fields. A standard method in cosmology is to obtain the scale factor a(t) by solving Einstein's equations or modifications thereof. We, however, find the form of the potential and scalar field for non-interacting scalar fields using a given scale factor a(t) and b(t) by employing such a method of reverse engineering. One of the interesting results reached in this context is, in the case of de Sitter type expansion for the observed space, that there is a room for a universe with k=-1 for a certain contracting-type evolution of the extra dimension which was not possible in the context of effective four-dimensional model. There is also the possibility of getting a cosmological constant term in the potential which depends also on the size of the extra dimension. For the case of power-law-type expansion of observed space and for stabilized extra dimension, we get an exponential type potential which vanishes if the observed space evolves like non-relativistic matter, namely a(t) ~ t^(2/3). This reminds us that these kind of models should further be investigated to get information about which kind of scalar field potentials can lead to which type of evolutions in these extra dimensional models. With this thesis, the main concern is to investigate the implications of an extra dimension on the scalar field potential, V(phi), for the inflation phase because, it seems reasonable to take into account extra spatial dimensions for the early universe. Despite our focus on inflation, the method explained here is capable of finding other scalar field potentials in quintessence models, thus giving us a way of grasping effects of scalar field potentials in the late acceleration phase. But we have to stress that this toy-model approximation only equips us with a basic understanding of the shape of the potential under the consideration of an extra dimension, without going into details about the fundamental theory behind V(phi).

Holografik optik cımbızlama seti yapımı

Since its discovery in mid-80s by Arthur Ashkin, optical tweezing has undergone an important breakthrough and expanded its horizons. Nowadays optical tweezers application in many fields, from biology to nanotechnology, is inevitable. Investigating mechanical properties of DNA, protein-DNA interactions, carbon nanotubes properties are among a few major examples of successful applications of optical tweezers. The next milestone in optical tweezing was trapping several particles simultaneously. Advent of spatial light modulator (SLM) paved the way for this purpose in holographic optical tweezers (HOT). In fact, although many devices can be considered as SLM, liquid crystal (LC) devices play a significant role in HOT systems. LC-SLM enables creating and manipulating several traps simultaneously and independently. To put it another way, HOTs are like our fingers in microscale. In this thesis, I try to explain construction of holographic optical tweezer set-up in Istanbul technical university and major obstacles that we had to overcome, as several modification were done in single particle trapping set-up such as using different Keplerian telescopes etc. One of the most important factors was calibration of the LC-SLM, since this device in default company configuration may function in unwanted phase shift interval. I have also developed an interactive graphical user interface (GUI) in MATLAB and Simulink Student Suite 2014a in order to manipulate micron-sized particles in 3D. This program is able to get several traps positions from user and generate the desired trap holograms, in a way that, each trap can be manipulated in 3D independently. In this program, I have exploited the most straightforward and fastest method, which is gratings and lenses algorithm (G&L). The program calculates the hologram after placing the spots in a region, which shows the sample plane by camera. Created hologram image in the object plane is transformed to image plane using Fourier transform via suitable number of lenses. For our future works, additional application were also implemented in this program in order to take a spot from initial coordinates to a desired coordinates with a speed and step numbers all defined by user. In addition to these, several other measurements either in calibration or HOT set-up were done to achieve better adjustments.

Starobinsky gravitasyon modelinde relativistik yıldızlar

The strong gravity regime of neutron stars provide a good opportunity to test general relativity and constrain modified models of gravity. In this thesis the hydrostatic equilibrium of neutron stars in Starobinsky model of gravity is studied. The field equations and hydrostatic equilibrium equations are obtained for a spherically symmetric metric in the Starobinsky model. The trace of the field equations contains second order derivative of Ricci scalar and poses a singular perturbation problem. Accordingly, the matched asymptotic expansion (MAE) method is used to solve the set of differential equations for the Ricci scalar, mass within radial coordinate and pressure distribution for a uniform density object. It is found that the solution for the Ricci scalar can not match the Schwarzchild solution at the surface. This leads to the conclusion that uniform density neutron star solutions matching the Schwarzschild solution do not exist in the Starobinsky model of gravity. This does not exclude the possible existence of solutions that match an appropriate vacuum solution in this gravity model.

Kütle aktarımı yapan pulsarlarda torkun gözlemsel olarak kısıtlanması

X-ray pulsars are neutron stars in binary systems accreting from a companion. The source of luminosity of these objects, reaching million solar luminosity, is the gravitational energy of the accreting matter. Accretion onto a compact object is a well known astrophysical process studied since early seventies. If the companion is massive the mass transfer occurs via the capture of the stellar wind by the neutron star. If the companion is of low mass the stellar wind is not significant. In this case mass transfer occurs by the Roche lobe overflow. In this case the companion star fills its Roche lobe either by swelling at an evolutionary stage or as a result of the shrinking binary separation as a consequence of energy loss from the system. The overflowing matter is transferred to the lobe of the neutron star through the first Lagrange point. The inflowing matter, as it carries angular momentum, can not directly hit onto the neutron star; instead it forms a disk. Mass transfer takes place by the matter loading onto the magnetosphere and then onto the polar caps of the neutron star. The interaction between the magnetosphere of a star with a surrounding accretion disk is a common theme in astrophysics. Disk accretion onto magnetic central objects occurs in a variety of astrophysical context involving accretion-powered X-ray pulsars. Numerous theoretical studies have been developed to understand the interaction between accretion disks and the magnetosphere of stars. One of them, proposed by Ghosh and Lamb in 1979 is the magnetically threaded disk (MTD) model which also forms the basis of this work. An important ingredient of the disk-magnetosphere interaction is the torque acting on the star depending on the rotation rate of the star. In this thesis, this relation is determined from observational data of an accreting X-ray pulsar, 4U 1626􀀀67. In the first chapter, disk magnetosphere interaction is summarized with general equations. The method that is used is explained in the second chapter. The method developed so as to eliminate all the parameters having uncertainty like mass of the accreting object and the distance. In the third chapter, observational data of 4U 1626􀀀67 is analyzed. This pulsar has a high magnetic field (approximately 1012 G) and is accreting from a low mass companion. As such it is identified as the most suitable source for determining the torque-rotation rate relation. This source underwent two torque reversals in June 1990 and February 2008. Also, application of the method is given in this chapter. Observational data belong to the 2008 reversal used in method. The results are summarized in the fourth chapter. It's found that, the torque exerted on the star by the disk depends on the cube of the rotation rate near the torque equilibrium. Away from the equilibrium the torque-rotation rate relation is erratic. Also, a comparison of our model with the some of the existing models are given in this section. In the last part of the thesis, the astrophysical significance of the results are discussed.

Fiziksel kaplama teknikleriyle üretilen CuIn1-xGaxSe2 ince filmlerin yapısal, elektriksel ve optiksel özellikleri

Bu çalışmada, tavlamanın etkisinin cam alttaşlar üzerine biriktirilen CuIn1- xGaxSe2 (x=0, 1 ve x=0.5) ince filmlerin yapısal, elektriksel ve optiksel özelliklerini nasıl etkilediği ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. CuIn1-xGaxSe2 filmler, ısısal buharlaştırma ve elektron demeti gibi fiziksel kaplama yöntemleriyle üretilmiştir. CuIn0.9Ga0.1Se2 filmlerin üretimi için, farklı kalınlık ve biriktirme oranları gibi değişen parametreler uygulanarak hem ısısal buharlaştırma hem de elektron-demeti teknikleri kullanılmıştır. CuIn0.5Ga0.5Se2 filmler için ise yanlızca elektron demeti tekniği kullanıldı. Kaplama esnasında filmlerin kalınlıkları, kalınlık monitörü aracılığıyla kontrol edildi ve daha sonra DEKTAK profilometre ile filmlerin kalınlıkları belirlendi. Bu değerler CuIn0.9Ga0.1Se2 filmler için 500 ve 700nm olarak belirlenirken, CuIn0.5Ga0.5Se2 filmler için 1μm olarak ölçüldü. Cam alttaşlar üzerine üretilen filmlerin yapısal, elektriksel ve optiksel özelliklerini belirlemek için çok çeşitli karakterizasyon teknikleri kullanıldı. Filmlerin optiksel özelliklerini incelemek amacıyla, geçirgenlik ve yansıma ölçümleri UV-VISIBLE ve NKD fotospektrometreleri kullanılarak 300-1100 nm dalga boyu aralıklarında gerçekleştirildi. CuIn1-xGaxSe2 ince filmlerin enerji bant değerleri, elde edilen geçirgenlik ve yansıma değerleri kullanılarak, soğurma katsayısı ve foton enerjisi arasındaki ilişki ile hesaplandı. Ayrıca, yine bu ilişki kullanılarak, tavlama işleminin filmlerin enerji bant değerlerini nasıl değiştirdiği incelendi. Çoklu faz olarak üretilen CuIn0.9Ga0.1Se2 filmlerin enerji bant değerleri ısıtılmamış ile 450oC sıcaklığa kadar tavlanmış filmler için 1.43-1.69 eV aralığında bulundu. Tekli faz olarak üretilen CuIn0.9Ga0.1Se2 ince filmlerin enerji bant değerleri ise ısıtılmamış film için 1.14 eV ve 450oC'de tavlanmış film için 1.25 eV olarak belirlendi. Üretilen filmlerin yapısal özelliklerini ve film içerisinde bulunan fazları incelemek amacıyla X-ışın kırınımı tekniği kullanıldı. Hem çoklu faz hem de tek fazda üretilen CuIn0.9Ga0.1Se2 filmlerin ısıtılmamış ve 150oC'de tavlanmış örneklerinin amorf yapıda olduğu, amorf yapıdan çoklu kristalin yapıya geçişin ise 250oC'de gerçekleştiği belirlendi. Tavlama sıcaklığı arttıkça kristalin yapıda önemli derecede iyileşmelerin olduğu, pik şiddetlerinin belirli düzlem yönelimlerinde değişmelerinden anlaşıldı. Üretilen filmlerin yüzeyini ve morfolojisini incelemek amacıyla, taramalı elektron mikroskobisi (SEM), enerji dağılımlı X-ışını analizleri (EDAX), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve X-ışını foto-elektron spektroskopisi ölçümleri gerçekleştirildi. EDAX ölçümleri, CuIn0.9Ga0.1Se2 materyallerin hem kaynak olarak kullanılan tozun hem de ısıtılmamış filmin stokiyometrik olmadığını gösterdi. Ayrıca, yapıda bulunan elementler (Cu, In, Ga, Se), tavlama sıcaklığı arttıkça önemli derecede değişimler göstermiştir. SEM ölçümleri hem ısıtılmamış hem de tavlanmış filmlerin yüzeyinde çeşitli topaklanmaların olduğunu ve bu yapıların tavlama sıcaklığı ile birlikte önemli derecede değiştiğini göstermiştir. Bu değişimler ayrıca, AFM sonuçlarıyla uyum içerisindedir. Filmlerin foto-elektriksel karakterizasyonu için , 80-400K sıcaklık aralığında sıcaklığa bağımlı iletkenlik ve foto-iletkenlik ölçümleri gerçekleştirildi. İletkenliğin sıcaklığa göre değişim grafiğinin eğimleri kullanılarak CuIn1-xGaxSe2 filmlerin aktivasyon enerjileri belirlendi. Ayrıca filmlerin oda sıcaklığındaki özdirenç değerleri, 4-nokta prob tekniği ile hesaplandı. Tek faz olarak üretilen CuIn0.9Ga0.1Se2 filmler için, sıcaklığa bağımlı foto-iletkenlik ölçümleri, ısıtılmamış ve 250oC'de tavlanmış filmler için çeşitli ışık şiddetleri (17, 34, 55, 81 and 113 mW/cm2) altında gerçekleştirildi. Ölçüm sonuçları, 250oC'de tavlanmış filmde ışık şiddeti arttıkça iletkenlikte sistemli bir artışı olduğunu gösterdi. Isıtılmamış filmde ise ışık şiddeti artımı iletkenlikte büyük bir değişim yapmamıştır. Isıtılmamış ve 250oC'de tavlanmış filmlerin oda sıcaklığındaki özdireçlerinin sırasıyla 6,1x10-3 ve 6,5x105 Ω.cm olduğu belirlendi. CuIn0.5Ga0.5Se2 filmler cam alttaşlar üzerine elektron demeti yöntemi kullanılarak üretildi. Kaplama esnasında CuIn0.5Ga0.5Se2 tozu kaynak materyal olarak kullanıldı. Filmlerin kalınlıkları yaklaşık 1 μm olarak belirlendi. Daha önceden bahsedilen karakterizayon teknikleri, elektron demeti yöntemiyle üretilen CuIn0.5Ga0.5Se2 filmlerin yapısal, elektriksel ve optiksel özelliklerini belirlemek amacıyla uygulandı. EDAX ölçüm analizleri, kaynak tozun neredeyse istenen stokiyometriye sahip olduğunu gösterdi. Üretilen filmlerde ise bu stokiyometriden önemli derecede sapmalar meydana geldiği gözlenmiştir. Cu elementinin atomik yüzdesi ısıtılmamış film için %0,38 civarında bulunmuştur. Tavlama işlemleri esnasında, filmde bulunan elementlerin filmdeki amotik yüzdelerinde önemli dalgalanmalar gözlemlenmiştir. CuIn0.5Ga0.5Se2 filmlerin XRD spektrumlarında, CuIn0.5Ga0.5Se2, In4Se3, GaSe, In2Se3 ve Se fazlarının olduğu ve baskın pikin (1 0 3 ) yönelimindeki GaSe fazına ait olduğu görülmüştür. XRD sonuçları ayrıca, ısıtılmamış filmin amorf yapıda olduğunu ve çoklu kristal yapıya geçişin 250oC tavlama sıcaklığında meydana geldiğini göstermiştir. En yoğun kristalin yapı 350oC tavlama sıcaklığındaki filmlerde görülmüştür. CuIn0.5Ga0.5Se2 filmler için sıcaklığa bağımlı foto-iletkenlik ölçümleri ısıtılmamış ile 350oC ve 450oC'de tavlanmış filmler için daha önce bahsedilen ışık şiddetleri için gerçekleştirildi. Sonuçlar, ısıtılmamış ve tavlanmış tüm CuIn0.5Ga0.5Se2 filmlerdeki ışık şiddeti arttıkça iletkenlikte önemli derecede artışın olduğunu göstermiştir. Filmlerin oda sıcaklığındaki özdirenç değerleri ısıtılmamış, 350oC ve 450oC'de tavlanmış filmler için sırasıyla 6.76x107, 3.38x107 ve 2.19x105 Ω.cm olarak belirlendi. Geçirgenlik ve yansıma değerleri dikkate alındığında, ısıtılmamış ve tavlanmış filmlerin enerji bant değerlerinde dalgalanmalar olduğu görüldü. Soğurma katsayısı ile foton enerjisi arasındaki ilişki kullanılarak enerji bant değerleri, ısıtılmamış 150oC, 250oC, 350oC, 450oC ve 550oC'de tavlanmış filmler için sırasıyla 1.72, 1.78, 1.80, 1.81, 1.91 ve 1.92 eV olarak bulundu.

Sondaj çamuru uygulamaları için kil-polimer etkileşimlerinin belirlenmesi

Bu çalışmanın temel amacı, sondaj çamuru uygulamaları için kil-polimer etkileşmelerin belirlenmesidir. Bu deneyde sondaj çamurun viskozite ve akış özelliklerin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. İyi bir sondaj çamuru kırıntıları yeryüzüne taşıyabilmeli, matkabın ve sondaj takımlarını yağlayabilmeli ve soğutabilmeli, sondaj kuyunun göçmesine engel olabilmeli, yatak basıncını kontrol altına alabilmeli ve iyi pompalanabilmelidir. Günümüzde polimerlerin kullanım alanlarının giderek artmasıyla özelliklerinin geliştirilmesi için çalışmaların artış göstermesi ve polimer katkıların özellikleri çok geliştirdiğinin bulunmasıyla birlikte hangi katkı polimerlerin daha etkili olduğu yönünde çalışmalar başlamıştır. Tabakalı yapıda olan kil minerallerin polimer içinde dağıtılabilmesi nedeniyle çok iyi katkı malzemesi olabileceğini göstermiştir. Böylece kil-polimer dispersiyonların hazırlanması, reolojik özelliklerinin belirlenmesi ile ilgili çalışmalar başlamıştır. Çalışma süresince yüksek viskozite özelliği taşıyan killerin (bentonit, sepiyolit, kireç) polimer katılarak reolojik, zeta potansiyel, X ışınları difraksiyonu (XRD) ve fourier dönüşüm kızılötesi (FTIR) ölçümlerine bakılmıştır. %1,2,3 ve 4'lük konsantrasyonlarda hazırlanan bentonit, sepiyolit ve kireç dispersiyonların reolojik özelliklerine bakıldığında, bentonit ve kireç süspansiyonlar newtoniyen akış yada ideal bingham akış modeline uydukları, sepiyolitin ise plastik akış modeline uyduğu görülmüştür. Bu killerin karakteristik özelliklerine de bakılmıştır. Bentonit ve HEC dispersiyonunda HEC polimerin plastik viskozitesini iyileştirdiği görülmüştür. Konsantrasyon miktarı arttıkça HEC polimerin yüzeye iyice tutunduğundan akışa daha büyük direnç gösterdiği anlaşılmıştır. Elektrokinetik özelliklerine bakıldığında negatif yük taşıyan kil taneciklerini HEC konsantrasyonu arttıkça polimerler tarafından tamamen kaplandıkları görülmüştür ve bu durum reoloji ölçüm sonuçlarıyla uyumludur. Sepiyolit ve HEC süspansiyonlarında HEC polimerin katkısı viskozite orta konsantrasyonlarda gözle görülür bir artış tespit edilmiştir. Yüksek konsantrasyonlara doğru çıkıldıkça viskozitenin azaldığı görülmüştür. Elektrokinetik özelliklerinde polimerlerin zeta potansiyel sonuçlarına göre sayısız büyüklükte iğne şekilli demetlerden oluşan sepiyolitin sadece yüzeylerine tutunduğunu ve tabakalar arasına girmediği anlaşılmıştır. Kireç HEC, nişasta dispersiyonlarda reolojik, zeta potansiyeli ve XRD ölçüm sonuçlarına bakıldığında kirecin polimerlerle hiç etkileşmediği görülmüştür. Nişasta polimerin killerle etkileşmesine bakılmıştır. Fakat nişasta polimerin killerin dağılmasına ya da topaklanmasına sebep olmadığı gözlenmiştir. Yüzeylerine tutunmamakta ya da tabakalar arasına girmemekte kısacası hiç etkileşmediği görülmüştür. Hazırlanan sondaj çamurların reolojik ve termal özelliklerine bakıldığında en iyi sonuçlar polimer, sepiyolit ve bentonit karışımında gözlenmiştir.

Dirac parçacıklarının yarı klasik kinetik kuramı

The semiclassical kinetic theory of massive spin-1/2 particles interacting with the external electromagnetic fields is formulated in terms of differential forms which are matrix valued in spin space. Semiclassical approximation is performed by employing the wave packet constructed as superposition of positive energy plane wave solutions of the free Dirac equation. A symplectic two-form is derived using the wave packet. It is a matrix in "spin indices" and possesses a term related to the Berry curvature obtained from a non-Abelian Berry gauge field. Time evolution of phase space variables in terms of phase space themselves are attained by making use of the volume form which is also a matrix. Continuity equation for particle number density and the particle current density are obtained by introducing a change of basis in order to define distribution functions in the helicity basis. The massless limit is derived by constructing the helicity states explicitly. When one deals with a non-relativistic formulation of massive particles the equations of motion should be corrected with a relativistic kinematic factor known as Thomas precession. Its origin lies in the fact that when one would like to write two successive Lorentz boost as one Lorentz boost it should be accompanied with a rotation whose angle depends on the related velocities. It is shown that Thomas precession can be included straightforwardly into the semiclassical formulation adopted in the thesis. It alters the equations of motion and cancels the anomalous velocity terms appearing due to the Berry curvature. Initially, I will derive the semiclassical block diagonal Hamiltonian for a Dirac particle in the electromagnetic field including all terms at the first order in Planck constant using the Gosselin-Berard-Mohrbach method. In this method the unitary transformation which block diagonalizes the Hamiltonian possesses terms related to the Berry gauge fields. In general curvature of the Berry gauge fields appear as the phase factor of a quantum state transported adiabatically. When the block diagonalization is carried out by unitary transformation, the dynamical operators should also be transformed and they become non-commutative. I will use these non-commutative phase space operators to derive the time evolution of spin matrices which will be introduced in the course of finding the semiclassical formulation. The one-form corresponding to first order Lagrangian is defined by making use of the wave packet built with the positive energy solutions of the Dirac equation. This one-form can be written as a matrix whose indices correspond to the positive energy solutions which are called spin indices. It has a term depending on the non-Abelian Berry gauge fields given by the degenerate positive energy solutions. Then the symplectic two-form derived from this one-form includes a term which depends on the Berry curvature. I use the differential form formalism to obtain the equations of motion of phase space variables. A straightforward method is applied to find solutions of the equations of motion for the phase space velocities in terms of the phase space variables employing Liouville equation and the differential form formalism. To get the kinetic theory of Dirac particles I need the distribution function which can be used to define the particle number density. However, it is a matrix whose elements should be interpreted appropriately. The mostly adopted procedure is to choose a specific configuration where the third component of spin is a conserved quantity. Then one can set the off-diagonal terms to zero. In general spin is not a conserved quantity but helicity operator gives a vanishing commutator with the free Dirac Hamiltonian. Moreover when I discuss the massless limit it would be essential to split the right-handed and the left-handed contributions. Therefore, the appropriate basis is the one where the helicity operator is diagonal. I define this new basis and obtain the continuity equation for the Dirac particle using the distribution function which is diagonal. Then I derive the continuity equation for the particle number density and the particle number current density. Obviously, because of possessing the solutions of the equations of motion for the velocities in terms of phase space variables one can directly obtain the particle current. Obtaining themassless limit in the helicity basis is straightforward. It yields the continuity equation which has an anomaly term. The particle current possesses an anomalous velocity term and a term leading to the chiral magnetic effect. Thomas precession which shows up as the relativistic correction in the equations of motion are obtained. I briefly discuss what is the source of the Thomas precession. Then I present how one should introduce this correction into the wave packet formalism. It gives a contribution to the initial one-form on the same footing with the Berry gauge field. In fact up to higher order terms in momentum it gives the opposite contribution of the Berry gauge field and cancels the anomalous velocity terms given by the Berry curvature. This result coincides with the ones obtained within the relativistic formulations of the Dirac particles. Originally the Thomas precession is used to obtain the corrections to the non-relativistic formulation of the time evolution of spin matrices. However, the formalism which I adopted is not aware of the time evolution of spin. For completeness I show that it can be integrated into the formalism by making use of the non-commutative charter of the dynamical variables obtained in the Gosselin-Berard-Mohrbach method. Time evolution of spin matrices are shown to be the same with the Bargmann-Michel-Telegdi equation. Lastly, the results obtained in the thesis and the possible extensions are discussed.

Minimal olmayan Higgs enflasyonu

Standart Modeldeki Higgs alanı eger kütle-çekim ile minimal olmayan etkile¸sime giriyorsa erken evrenin enflasyonlu bir ¸sekilde genislemesine neden olur. Bu modelin ortaya attıgı tahminler Kozmik Mikrodalga Fon Isıması(CMB) ile gözlemlenen parametreler ile iyi bir uyum saglamakta ve Büyük Hadron Çarpı¸stırıcısının (LHC) bize verdigi kütle degerlerini kullanmaktadır. Bunu yaparken yeni bir parçacıga ihtiyaç duymadan sadece kütle-çekim ile minimal olmayan etkile¸sime giren Higgs skalar alanını kullanması yeterlidir. Burada islemlerimizi daha kolay ve hızlı yapabilmek için Jordan çerçevesinden, Einstein çerçevesine konformal bir dönüsüm yaptım. Bu konformal dönüsümün sonucunda da yeni bir potansiyel tanımladım. Bu tanımladıgım potansiyel sadece Higgs alanlarının bir fonksiyonu olmaktadır. Bu alanın ortaya çıkardıgı yeni sonuçlara göre çok büyük ve çok küçük limitlerde Higgs alanlarının davranı¸slarını inceledim. Ortaya çıkan sonuçlara göre minimal olmayan etkile¸sim sabiti eger 1'den çok küçük bir deger alıyorsa Higgs alanı yeni tanımladıgımız potansiyel ile aynı ¸sekilde davranıyor. Eger minimal olmayan etkilesim sabiti 1'den çok büyük bir deger alıyorsa Higgs alanı ile tanımladıgımız yeni potansiyel arasında üstel bir iliski olusmakta ve bu sayede spectral indeks ve tensör pertürbasyan oranlarını yeniden hesaplayabiliyoruz. Bu sayede buldugumuz yeni tensör pertürbasyon oranı ve spectral indeks degerleri CMB'nin bize verdigi degerler ile örtü¸süyor. Bu tez çalısmamda Higgs Enflasyonu modelini tekrar gözden geçirdim ve onun tahminlerini yeni veriler ile karsılastırarak tutarlılıgını test ettim.

Keratakonus'ta alternatif tedavi solüsyonları için bazı fiziksel parametrelerin belirlenmesi

Genetically or enviromentally occurance of Keratoconus illness in human eyes causes thinner cornea with lose of transparency. Thinner cornea tends to bulg outward like a cone shape. As a result of Keratoconus cornea can not refract the light correctly and some eye disorders are occured which can not be suppported by eye glasses. Collagen Cross Linking (CXL or CCL) is suggested in this study to overcome these eye disorders. By the application of CXL with proper corneas , firstly cornea gain its primer elasticity, curvature of it becomes better and the illness of Keratoconus is stopped completely. Basicly in collagen crosslinking , a solution with Riboflavin is dropped and a particular intensity of UV-A radiation is exposed to the cornea. The light is absorbed by Riboflavin and this reaction lets the free oxygen radicals to be generated. This radicals cause cross links between nano dimensional fibrilles and collagen cross linking are observed through cornea. In the routin treatment, 0,1% Riboflavin and Dextran are dissolved in saline solution. Here Riboflavin is a photoreactive chemical and Dextran is a high weight polysaccharide works as a preventer for cornea against undesirable swelling during treatment. Today all over the world, CXL is used as the unique treatment for Keratoconus and it is quite succesful to stop the illness, but it has still some insufficiencies and side effects. First of all CXL can not be applied thin corneas like having a thickness under 400 µm. UV-A radiation may cause chemical burns inside the bottom layers of cornea. Another risk is edemas as a result of sudden temperature exchanges on the cornea causing degeneration of DNA structure. Also high temperature can disturb the protein structure of cornea and it results as cataract. In this master thesis, in order to overcome the insufficiencies of the CXL, new alternative solutions were proposed and some important physical parameters are measured within them. Also the dependence of different Riboflavin concentrations with respect to temperature exchange are measured. 0,2% as high concentration and 0,04% Riboflavin as low concentration are chosen. To prepare the new solutions, apart from Dextran which is a polysaccharide having many glucose molecules, another polysaccharide called Dextrin was used too. Glucose molecule is an important role for nutrition for the cornea. Combining of all this materials, eight new solutions were prepared. To be able to search the reason of the side effects in the CXL treatment, some physical parameters were investigated in this study. These parameters are temperature exchange which was studied with three different temperatures like 24 °C (room temperature), 34° C (cornea temperature), 41°C (high fever temperature) and compared the results of experimental temperature exchanges with theretical ones, pH level exchange before and after UV-A radiation, diffusion coefficients which were determined by the time-drive measurements and finally viscosity of the solutions. As it mentioned before, sudden temperature exchanges are dangerous for cornea and so it shoul be get under control. Moreover any solution which has a pH level not compatible with cornea, may cause acidic or alcali burns. Solutions' diffusion coefficients are compared with respect to their magnitudes, because the greater coefficient let greater penetration of solutions with cornea. Finally the viscosity of solutions are measured before and after UV-A radiation. By measuring viscosity, the solutions could be analysed as Newtonian or Non-Newtonian fluid. Moreover wheter UV-A radiation cause any change in viscosity of solutions could be determined. After all physical parameters are measured with all solutions, a most proper alternative is suggested for routine CXL treatment.

Sol–jel yöntemi ile hazırlanan TiO2–SiO2 nanokompozit ince filmlerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Cam ve cam ürünleri geniş kullanım alanına sahip olduğundan günlük hayatımızda önemli ölçüde yer almaktadır. Kuşkusuz, saydam ve inert bir malzeme olan cam, aynı özelliklere sahip diğer malzemelerden üstündür. Amorf yapısı nedeniyle kırılgan ve mekanik mukavemet değeri düşük olan camın, teorik mukavemet değeri ise oldukça yüksektir. Teorik ve pratik mukavemet değeri arasındaki fark, 1921 yılında Griffith tarafından ortaya atılan teoriye göre; mikro çatlak olarak tanımlanan yüzey kusurlarından kaynaklanmaktadır. Griffith'in varsayımından günümüze, bu hataların yok edilmesi veya etkilerinin azaltılması yönünde birçok çalışma literatürde yer almaktadır. Mukavemet, malzemelerde en önemli mekaniksel özelliklerden biri olup kullanım amacına uygunluğu belirleyen temel unsurdur. Mukavemet artışıyla birlikte, camın kullanım alanlarının genişletilmesi, kalınlığının azaltılarak hammadde sarfiyatının ve üretilen ürünlerin ağırlığının düşürülmesi gibi avantajlar elde edilebilir. Daha az hammadde tüketimi, yüksek teknolojik malzemelerin üretiminde daha çevreci çözümler sunar. Mukavemet arttırma amacıyla uygulanan birçok başarılı teknik mevcut olmasına rağmen, boyut ve şekil sınırlaması olmayan, çevreye duyarlı, enerji, zaman ve maliyet tasarrufu sağlayan tekniklerin ve alternatif yöntemlerin geliştirilmesi güncelliğini korumaktadır. Cam yüzeyinin ince film tabakası ile kaplanması bu yöntemlerin başında gelir. Son yıllarda yaş kaplama yöntemlerinden sol-jel yöntemi, büyük ölçekli yüzeylerin ekonomik, hızlı ve kolay şekilde kaplanabilmesi nedeniyle tercih edilmektedir. Mukavemet arttırma çalışmaları yapılırken, camın saydamlığından ödün vermemek amacıyla optik özelliklerin değişmemesi ön plandadır. Kaplamanın cam yüzeyine iyi bir şekilde tutunması, çizilmeye karşı dayanıklı olması da kaplamanın cam ile birlikte kullanım ömrünü belirleyen ölçütlerdir. Bu çalışmada, cama mukavemet artışı sağlayan ve cam ile benzer optik özellikler gösteren, çizilmeye dayanıklı, yüzeye iyi bir şekilde tutunan kaplamaların geliştirilmesi hedeflenmiştir. Deneysel çalışmalar kapsamında, TiO2 – SiO2 nanokompozit kaplama çözeltisi hazırlanmış ve DTA-TG analizi yapılarak kaplamalar için optimum kürleştirme şartları belirlenmiştir. Kaplamaların farklı kalınlıktaki camların mukavemetinde yaratacağı etkinin belirlenebilmesi amacıyla ŞİŞECAM Trakya Fabrikası tarafından üretilen camlardan en ince olan 1,6 mm ve 2,2 mm kalınlıktaki camlar temin edilmiştir. Camlar, iki ayrı set halinde; kontrollu çentik bırakıldıktan sonra (300 gram yük altında 5 saniye) ve çentik bırakılmadan (Fabrika'dan geldiği gibi) hazırlanmıştır. Tüm cam altlıklar, Daldırarak kaplama tekniğiyle üç farklı çekiş hızında (10 mm/dk, 50 mm/dk ve 150 mm/dk) tek kat kaplanarak, 190°C sıcaklıkta 5 dakika süresince ısıl işlemden geçmiştir. Kaplama yüzeyleri, SEM-EDS, Temas açısı ve Serbest Yüzey enerjisi ölçümleriyle karakterize edilmiştir. Farklı çekiş hızı ile yapılan kaplamaların kalınlıkları hem SEM yan kesit görüntüsü hem de Profilometre ölçümleri ile belirlenmiştir. Kaplanmamış ve farklı çekiş hızları ile kaplanmış camların mukavemet değerleri halka üstü halka (ROR) düzeneği ile test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar ve sonuçların güvenirliği Weibull istatistiksel dağılımları ile tartışılmıştır. Çentik bırakılıp kaplanan 1,6 mm ve 2,2 mm camların her iki setinde de yaklaşık ortalama %230 mukavemet artışı tespit edilmiştir, Çentik bırakılmamış her iki sette ise, yaklaşık %150 mukavet artışı olmuştur. En yüksek çekiş hızı ile kaplanan 2,2 mm cam setinde kırılmayan örnekler bulunduğundan, bu sette minimum %330 mukavemet artışı olduğu söylenebilir. Spektrofotometre ile örneklerin geçirgenlik ve yansıtma değerleri ölçülerek karşılaştırılmış ve kaplamaların cam kadar saydam olmasının yanında camdan daha geçirgen olduğu belirlenmiştir. Kaplamalara, fiziksel testler uygulanmış, ASTM standartlarına göre, yüzey tutunma, çizilme ve kalem sertlik testleri yapılmış ve kaplamaların cama çok iyi bir şekilde tutunduğu ve sertliklerinin maksimum kalem sertlik (9H) değerlerinde çıktığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, kaplamaların mikro-nano ölçekte mekanik karakterizasyonunu değerlendirebilmek için Nano mekanik test cihazı ile Berkovich elmas indentasyon ucu kullanılarak, nano indentasyon deneyleri yapılmış, hazırlanan kaplamaların ve elde edilen ürünün Nanosertlik, Vickers sertliği ve Elastik modülü değerleri elde edilmiştir.

Çok fonksiyonlu manyetik nanoparçacıkların hedef kanser tedavisinde kullanılabilmesi için hazırlanması, karakterizasyonu ve in vitro çalışmaları

According to World Health Organization's statistics, it is expected that annual cancer cases will rise from 14 million in 2012 to 22 within the next 2 decades. Most common clinically used cancer treatments are surgery, chemotherapy, radiation therapy etc. However, these treatment options can be invasive and have many side effects. The major disadvantage of most chemotherapeutic approaches for cancer treatment is that they are non-specific for tumor tissue, hence toxicity to healthy cells and manifestation of side effects. To overcome these disadvantages, a new approach of using multifunctional magnetic nanoparticles (MNP) can eliminate the disadvanteges of traditional treatments. Popularly researched MNPs are iron oxides such as magnetite, maghemite, hematite and geothite for designing a multifunctional magnetic nanoparticle that can deliver drug to the target site. Recently, iron oxide nanoparticles (IONPs) have shown great potential in therapeutic and diagnostic applications, such as imaging, magnetic hyperthermia treatments and drug delivery systems. IONPs, biocompatibility in moderate doses, easy of surface modification, known metabolic pathways, variety of their sizes and their magnetic properties allow them to be suitable for therapeutic applications. These properties and their ability to be manipulated upon application of a magnetic field allow them to be utilized as therapeutic and diagnostic tools. Iron oxide nanoparticles have been widely used in preclinical experiments for imaging, magnetic hyperthermia and drug delivery. Besides the advantages mentioned above, IONPs also might cause cytotoxicity and can form free radicals in the system. For this reason, these particles must be modified to reduce these effects. One of the most sensitive parameters in toxicity is the surface coating of the nanoparticles. To induce lower toxicity, nanoparticles can be coated with biocompatible coating, which is an easier, cheaper method comparing to synthetic polymers. Also loading anti tumor drugs to MNPs surface is challenging without the help of an polymer.so using biocompatible biopolymers for the functionalization of nanoparticles by modulating physical and chemical properties (surface charge, etc.) improving stability, reducing toxicity and protection of drugs and nanoparticles may eliminate existing disadvantages. Also evaluating the toxicological effects of MNPs both in vitro and in vivo is crucial for the development of MNPs. Therefore, this research reports the synthesis, characterization, and in vitro evaluations of multifunctional magnetic iron oxide nanoparticles coated with biopolymers. This reported nanodrug system could potentially open up new possibilities in the design of therapeutic agents using multifunctional nanoparticles. When designing and synthesizing multifunctional nanoparticles all advantages and disadvantades previously mentioned must be considered. To reach a positive result characterization, optimum polymer concentration determination is important. Optimum concentration of the biopolymers can be determined by characterization of the colloidal properties of the MNP particles. The desired MNP-biopolymer structure suitable for targeted drug delivery must have fully covered surfaces by the biopolymers and stabile structures. The flocculation properties of MNPs can be determied by their rheological measurements and the surface properties can be determied by their electrokinetical measurements. The hydrodynamic radius of the MNPs can be controlled by the light scattering experiments. Characterization provides an opportunity to analyze the results of experiments and to choose the next step to achieve expected results. Characterization techniques are required to determine magnetic nanoparticle properties such as size, crystal structure, material's thermal stability, absorbtion spectrum and magnetic behavior. Characterization of nanostructured materials is important because human eye cannot determine such small structures and their properties. The stabile and fully covered surfaces of the MNPs were characterized by the conventional methods such as scanning electron microscope (SEM) for the determination of the size and morphology, X-ray diffraction (XRD) to determine crystal structure, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to analyze the chemical bonds and functional groups, thermogravimetric analysis (TGA) to determine material's thermal stability and vibrating sample magnetometers (VSM) to measure the magnetic properties.After the characterization of MNP, the in vitro evaluations will give insight about biological compatibility and toxicity of synthesized particles. The only possibility of the targeted drug delivery of magnetic particles is to apply external magnetic field. However, when an external magnetic field is applied there is a drastic change on the flow properties of the magnetic suspensions. The magnetorheological effect of the drug delivery MNPs are rarely researched in the literature and very important considering the applications. In this study we examined MNPs magnetorheological properties. The main purposes this project is to have stable and fully covered surfaces of Fe2O3 particles by coating with HEC and cellulosic polymers and to obtain non-toxic biocompatible multifunctional magnetic particles. When particles reach desired properties cancer drugs will be adsored on the particles and the effect of these particles on the cancer cells will be examined. To achieve the goals mentioned above Fe2O3 particles were treated with biopolymers in a variable range of polymer concentration. Particles with optimum polymer concentrations were characterized and tested for toxicity. The reported nanodrug system in this thesis showed that multifunctional nanoparticles synthesized could potentially open up new possibilities in the design of therapeutic agents using them. Future efforts could be to investigate the in vivo characteristics of these integrated nanostructures.

Silindirik odaklı lazer hüzmeleri ile yüzey temizleme ve cam işleme çalışmaları

Günümüzde, optik ve fotonik teknolojinin temel yapısını teşkil etmektedir. Optik teknolojisindeki hızlı ve büyük gelişmeler, lazer kullanımının yaygınlaşmasına yol açmıştır. Özellikle, bilimsel ve teknolojik uygulamalarda, belirli bir dalga boyunda çalışan ve kısa süreli darbeler üreten kaynaklara duyulan yaygın ihtiyaç femtosaniye (fs) lazer uygulamalarının önemini arttırmaktadır. Fs lazer tekniği hassas metroloji uygulamaları, biyomedikal görüntüleme, doğrusal olmayan optik, yüzey temizleme ve mikroişleme çalışmaları gibi pek çok alanda kullanılmaktadır. Bilhassa, ultrahızlı lazerle yüzey temizleme ve cam işleme çalışmaları gelişim göstermek için yüksek potansiyele sahiptir. Femtosaniye lazerler ultra kısa atımlar yapar. Bu şekilde, her atımın kullandığı lazer enerjisi az olur ve çevresel dokularda ısısal ve mekanik hasarlar minimize edilmiş olur. Kısa darbeli lazerlerin bir diğer avantajı ise geçirgen yapılardan metal gibi yansıtıcı yüzeylere kadar pek çok malzeme üzerinde, foto duyarlılığa gereksinim olmadan kullanılabiliyor olmasıdır. Diğer yandan, bu yoğun, kızılötesi ışınlar silindirik bir mercek ile çizgisel odaklandığında bir seferde pek çok noktayı işlemek mümkün olur. Bu nedenle, bu çalışmada, fs lazer ışınlarını astigmatik odaklayarak tarihi kâğıtlar üzerindeki kirlerin hassas temizliği ve cam çekirdekli fiberlere Bragg ızgaralar yazımı üzerinde durulmuştur. Tarihi eserlerin korunması var olan hasarları ortadan kaldırmak ve gelecekte oluşabilecek hasarların önüne geçmek ilkesine dayanır. Bu bağlamda eser temizliği konservasyon sürecinin önemli bir konusudur. Özellikle eski kâğıt eserler çok hassas ve kırılgan yapıda olduğundan, kâğıda mekanik hasar vermeden, fiziksel ve kimyasal özelliklerini bozmadan dikkatle temizlemek gerekir. Lazer ile ablasyon onlarca yıldır tarihi eser temizliğinde kullanılmakta ve başarılı sonuçlar vermektedir. Bu yöntemin temassız ve kimyasalsız oluşu, hassas ve kırılgan yüzeyleri işlemede geleneksel yöntemlerin önüne geçmesi, yakın zamanda tarihi değeri olan kâğıtların korunumunda da kullanılmasını gündeme getirmiştir. Çalışmanın birinci aşamasında, femtosaniye lazerlerin kâğıda fiziksel ve kimyasal zarar vermeden, yüzeydeki kirleri temizlemede etkin bir yöntem olarak kullanılabileceği gösterilmeye çalışılmıştır. Lazerle temizleme işlemi sonrasında kâğıdın rengi, kimyasal yapısı, selüloz liflerinin bütünlüğü ve mekanik gücü gibi özellikleri üzerinde meydana gelebilecek değişimler araştırılmıştır. Lazer kaynağı olarak 1030 nm dalga boylu Yb: Cam femtosaniye lazeri kullanılmış ve örnekler bilgisayarla hassas kontrolü sağlanarak üç boyutta hareket ettirilebilen motor üzerine yerleştirilmiştir. Gaussiyen lazer hüzmesinin örnek üzerine çizgisel odaklanabilmesi için silindirik mercek kullanılmıştır. Lazerin gücü, motorun hızı, motorun adım aralığı ve silindirik merceğin odak uzaklığı değiştirilerek örneğin orijinal yapısını bozmadan etkin bir temizlik yapabilmek için uygun parametreler belirlenmiştir. Son yıllarda, optik dalga kılavuzları, şeffaf malzemelere gömülü yansıtıcı ızgaralar ve üç boyutlu fotonik cihazların üretilmesi de birçok optik uygulama için gerekli hale gelmiştir. Sıkıca odaklanmış lazer ışınları ile fiberin cam çekirdeği içine Bragg ızgaraları yazarak bu yeni optik cihazlar başarıyla oluşturulabilir. Şu anda, ultraviyole (UV) ışın teknolojisi ile camda kırılma indisi değişimi oluşturulabilmektedir; ancak, UV uygulamaları camın fotoduyarlılığı ile sınırlıdır. Örneklerin UV ışığa duyarlılığını arttırmak için germanyum katkılama ya da hidrojenle fotosensitizasyon gibi ilave işlemler gerekli olabilir. Ayrıca, UV ışınla oluşturulmuş kırılma indisi modülasyonları çok yüksek sıcaklıklarda silinebilmektedirler. Bununla birlikte, son yıllarda yeni bir teknik orta atılmıştır: Ultra hızlı lazer darbeleriyle fiberde Bragg ızgara yazımının UV ışığın sınırlarının ötesine geçtiği görülmüştür. Bu sayede, herhangi bir yabancı madde kakılamaya gerek kalmadan, şeffaf malzeme içinde kırılma indisi değişikliği meydana getirilebilir. Çünkü, fs lazer hüzmeleri geçirgen bir malzemeye sıkı odaklandığında, doğrusal olmayan bir emilim gerçekleşir; optik kırılmalar ve mikro plazmalar oluşumuna sebep olur. Ayrıca, kısa darbeli lazerle oluşturulan ızgaralar yüksek sıcaklıklara dayanıklılık göstermektedir. Bu nedenlerle, kızılötesi ışınla Bragg ızgara yazım tekniğinin UV ışın tekniğinden daha kapsamlı olduğu görülmektedir. Cam işleme çalışmasında kullanılan Yb: Cam fs lazerinin tekrarlama frekansı 1kHz, darbe süresi 550 fs ve dalga boyu 1030 nm'dir. 75 mW ortalama güçte çalışılmıştır. Hüzmeler 25 mm ve 75 mm'lik silindirik lensler ile 1 mm kalınlığında camlara ve 60μm çaplı fiber çekirdeğine odaklanmıştır. Mikron hassasiyetinde hareket edebilen plakalar sayesinde örneklerin üç boyutlu hareketi sağlanmıştır. İşleme süresi bilgisayara bağlı bir perde ile kontrol edilmiş ve her ızgara için 100 ms olarak ayarlanmıştır. Cam örneklerin karakterizasyonu için Mach-Zehnder spektrometresi, fiberdeki yapıların karakterizasyonu için Ava Spec 3648 fiber optik spektrometre kullanılmıştır. Araştırmalarımız ortaya koymuştur ki, astigmatik odaklı femtosaniye lazer hüzmeleri ile aharlı ve aharsız kâğıt yüzeyi temizliği başarılı sonuçlar vermektedir. Ayrıca, IR ışın yayan fs lazerler ile fiber çekirdeğinde girişim oluşturarak Bragg ızgaralar yazmanın, standart UV lazeri ile FBG yazımı teknikleri kadar kolay uygulanabildiği gösterilmiştir.

Nd3+ ve Cr3+ katkılı metal oksit nano-tozlarında lüminesans süreçlerinin araştırılması ve beyaz ışık üretimi

The main focus of this thesis is to provide a better understanding of the effect of the crystalline size on the luminescence properties of the Nd3+ doped Y2O3 nano-powder which is one of the best host materials for rare earth ions. Hence, the present research includes the synthesis, structural and optical characterization of Y2O3:Nd3+ nano-powders. The nano-crystals of Y2O3 doped with different Nd3+ concentrations were synthesized using the thermal decomposition method which is based on the thermal decomposition of the yttrium-neodymium alginate gels. The powders were thermally treated to control the particles' sizes at temperatures ranging from 600 to 1400 oC. The synthesized powders were then structurally characterized to determine the size of the nano-particles, the morphology and the crystalline phases occurred using X-ray diffractometer and electron microscopes. The continuous emission spectra and the response to pulsed excitation measurements were conducted on the samples to determine the luminescence properties of the materials studied and to see the effect of the nano-size on the luminescence properties of the materials. The results of the optical characterization showed that the samples have enough strong emission even if they are in nano-size form and the luminescence properties of the materials are strongly related to the size of the particles. It was also shown that the Nd3+ concentration has a decisive role on the emission properties of the materials and concentration quenching effect takes place due to increasing dopant ion interactions at higher dopant concentrations. Another most important finding of this thesis which was not in its original purpose and which led us to make a patent application was the production of a bright, wideband white light emission from the studied nano-powders induced by a laser diode output. We determined most of the properties of this WL emission in detail and showed that the obtained white light emission was comparable with that of a commercial incandescent lamps and was 35 % more efficient than that of an incandescent lamp.

Determination of physical and mechanical parameters of biocompatible gelatine films

The main aim of this thesis is to determine appropriate mechanical strength of biocompatible solutions and films and physical parameters respect to medical applications. Gelatin was chosen as a based biocompatible material. Various concentrations of gelatin were determined such as 5%, 3.3%, 2% ,1.42%, 1% and 0.6%. Films were prepared using these solutions. Viscosity measurement were done for solutions and tensile test were done for films and results of each experiments were analysed to obtain mechanical results for each material. After analysing results of experiments two concentrations of pure gelatin solution 5% which was most concentrated and 2% which had convenient results were chosen to observe influence of riboflavin, glucose and NaCl. Concentration of glucose and NaCl were altered between 1% to 5% at a rate of 1% increment. Films were prepared using these solutions. Viscosity measurement and tensile test were performed for each concentration too. Besides the glucose and NaCl riboflavin was added to pure gelatin concentration to observe affect of riboflavin which is UV sensitive material. The viscosity values and flow behaviour of each solution and Elasticity Modulus of each film were determined after experimental procedure. Viscosity and flow behavior of solutions were related with mechanical properties of fluid form and Elasticit Modulus was related with mechanical properies of solid form of each sample. These parameters were used in order to determine which material is appropriate for biomedical application.

Günlük toplam güneş ışınımının aylık ortalamasına ilişkin korelasyon faktörü kıyaslama ve yeni model çalışması

Energy demand led to solar energy and installing photovoltaic facilities become the mainstream power supplier today. Solar energy has become a trending topic not only for scientific researches but also for the governments and companies as well. Therefore, there have been conferences, meetings with regard to improvements of solar technology and science behind, meanwhile anaylsing the yearly situation of solar technology in terms of economic, legal and governmental aspects. However, there are some obstacles for investors that can not be ignored. The most important ones are installment costs and legal regulations. This situation force investors to do the right project before installation. Thereto, building solar plants with suitable setup to the correct geographic areas by utilizing information of solar radiation data is the start point of solar energy facility investment projects. In these premises several solar radiation models have been improved in order to estimate the solar radiation at a given location or larger areas. One of the main objective of this thesis is to review the solar radiation models available in the literature and evaluate for the defined regions and related stations in Turkey in order to develop new models. Therefore, this Master of Science Thesis aims to compares the models for several stations in four regions where the total solar radiation range varies by region. Further, thesis also aims to imply the statistical analysis methods in order to detect the most appropriate model. In the first part of this thesis, the improvements in the solar energy field are explained for Turkey and World. Besides, the current status of solar energy installed capacities are explained with numbers due to the yearly reports that published around the world by governments and solar energy related societies. Furthermore, literature reviewed in this thesis with regard to the models proposed to determine global solar radiation datas for specific or general regions. The studies published for the models, are detailed in the literature part of the first chapter. The investigation for solar plant installations has to be done scientifically for to define the most appropriate facility. Therefore, the physics of solar energy has major role. In this context, in the second chapter this thesis states, theorical knowledge of solar angular and radiation calculations. The descriptions of solar angles are detailed meanwhile the pathway of solar radiation through the atmosphere is explained. Besides the descriptions of physics of solar energy, the related fundamental equations of solar radiation are also defined. The daily extraterrestrial radiation fundamental equations are detailed meanwhile the daily solar radiation on horizontal surface is stated in this chapter that are within the topic of this thesis. Although the hourly fundamental calculations of solar radiation on horizontal and inclined surface are not the topic of this thesis, the global, direct and diffuse solar radiation are also detailed for the knowledge of the physics of solar radiation fundamentals. Further, in the third chapter, experimental study is explained by the description of the region and the global solar radiation calculation by models selected from the literature. The models that are evaluated in the literature are chosen which the studies enlightens as some station(s) within Turkey region. The third chapter summarize briefly the models and the studies that the models are purposed. Furthermore, the chapter defines the field that the thesis evolved. This thesis, includes Turkey region with four different solar radiation ranges which are named under regions. There are 5 stations for each region that are evaluated under the selected models. In the fourth chapter, calculations are detailed and 4 regions each 5 stations illustrated. Each station evaluated for selected models which are grouped by 6 sets of models. On the other hand, models are evaluated for each station of each region, but only Istanbul and one selected station for each region are illustrated by the model results figures. Further, statistical analysis results are shown for regions. By the end of fourth chapter, new models purposed by this Master of Science Thesis is given for selected stations and Istanbul, Turkey according to the measured and calculated data of the monthly average daily global radiation and the monthly average maximum possible daily sunshine duration. In the conclution, the importance of solar energy is stated and the improvements around the world are evaluated by means of report datas. Furthermore, forecasts are given for the improvents of solar energy field. In the following, the models are compared by the statistical analysis results of each selected station. At the end, the purposed models by this thesis are evaluated by the statistical analysis methods.

İki ve üç boyutta model kare kuyu potansiyeli etkileşimiyle BCS-BEY geçişi

Superfluidity is one of the most remarkable phenomena that we come across in many distinct fields of physics. It was first observed by H. K. Onnes in 1911 when he cooled a mercury sample below 4.2 Kelvin. He found that the sample conducts electricity without any dissipation. Both bosonic and fermionic systems can exhibit superfluidity. We focus on the fermionic superfluidity in this thesis. The crossover from weak coupling Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) pairing to a Bose-Einstein condensate (BEC) of tightly bound pairs, as a function of the attractive interaction has long been of interest to theoretical physicists. The past decade has seen a series of remarkable experimental developments in ultracold Fermi gases that has realized the BCS-BEC crossover in the laboratory, bringing with it fresh new insights into the very strongly interacting unitary regime in the middle of this crossover. In this thesis we study the crossover from the BCS state to BEC in a Fermionic gas interacting with a model square well potential at zero temperature by tuning the interaction between fermions and using mean field approximation. The possibility to change the interaction strength allows the ground state of the system to evolve from a weakly interacting BCS limit to the strongly interacting BCS limit. The thesis consists of two parts. In the first part we examine the the BCS-BEC crossover in a $3$-dimensional fermionic gas. We show that there is a crossover between two limits and calculate the physical quantities such as momentum distribution, energy per particle, excitation energies, changing of the chemical potential and superconducting gap parameter with respect to the interaction parameter or scattering length. In the second part we repeat the all process for the two-dimensional and quasi-two-dimensional system. We show that the crossover occurs at weaker interaction strength with respect to the three-dimensional system. We obtain strictly two-dimensional and three-dimensional limits by changing the thickness of the quasi-two-dimensional system. Within the developed formalism and numerical implementation it is possible to study different systems having different interaction or dispersion relations in which there is different interaction potential and linear energy dispersion with the numerical implementation given in the thesis.

Kompleks izdüşümü ve merkezi izdüşüm ile belirtilen izdüşüm prensibi