SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) bize malzemelerin yüzeyini olağanüstü detaylarla gösterir. Ancak bir malzemenin "içindeki" kristal yapıyı, atomların nasıl dizildiğini veya minicik hataların nerede saklandığını görmek istersek ne yapmalıyız? İşte o zaman malzeme karakterizasyonunun en üst noktasına, Geçirimli Elektron Mikroskobu'na (TEM) başvururuz.   TEM'in çalışma mantığı, hastanelerdeki röntgen cihazlarına çok benzer. Ancak röntgen ışınları yerine elektronlar, insan bedeni yerine ise inanılmaz derecede ince bir malzeme kullanılır. Elektronların malzemenin içinden geçebilmesi için, numunemizin 100 nanometreden daha ince olması gerekir (bir saç telinden yaklaşık bin kat daha ince!). Çok yüksek voltajla hızlandırılan elektronlar bu ultra-ince numunenin içinden geçerken, içerideki atomların yoğunluğuna ve kristal yapısına göre yansır veya saçılırlar. Numunenin altındaki bir ekrana (veya kameraya) düşen bu elektronlar, bize malzemenin atomik seviyedeki iç yapısının g...

Sıcak bir yaz gününde demiryolu raylarının büküldüğünü veya sıcak çay dökülen soğuk bir bardağın aniden çatladığını duymuşsunuzdur. Malzemeler sıcaklık karşısında tepki verir; ısındıkça genleşir (büyür), soğudukça büzülürler. Gözle fark edemediğimiz bu mikroskobik boyut değişimlerini milimetrenin binde biri hassasiyetle ölçen cihazlara Dilatometre diyoruz.   Bir dilatometrenin yapısı aslında oldukça basittir ancak muazzam derecede hassastır. İncelenecek numune (seramik, metal, polimer veya cam olabilir) özel bir fırının içine yerleştirilir. Numunenin ucuna seramik veya kuvars bir "itici çubuk" dokundurulur. Fırın yavaş yavaş ısıtılırken numune genleşmeye başlar. Bu genleşme itici çubuğu mikron boyutunda ileri iter ve sistem bu uzamayı sıcaklığın bir fonksiyonu olarak anlık kaydeder. Bu verilerle malzemenin Termal Genleşme Katsayısını (CTE) hesaplarız. Bu katsayı mühendisler için hayati önem taşır. Örneğin, dişinize dolgu yapılırken kullanılan malzemenin CTE değeri, kendi di...

Bir malzemenin sadece "en üst kısmında" ne olduğunu bilmek neden önemlidir? Çünkü bir malzeme dış dünyayla, havayla, suyla veya başka bir malzemeyle temas ettiğinde, bütün reaksiyonlar sadece yüzeydeki o ilk birkaç atomik katmanda gerçekleşir. Korozyon, yapışma, kataliz... Hepsi yüzeyin eseridir! İşte bu inanılmaz ince katmanı analiz etmek için XPS (X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi) kullanırız.   XPS'in çalışma prensibi, Albert Einstein'a Nobel Ödülü kazandıran "Fotoelektrik Etki"ye dayanır. İncelenecek malzemeye X-ışınları gönderilir. Bu yüksek enerjili ışınlar, yüzeydeki atomların yörüngesindeki elektronlara çarparak onları koparıp dışarı fırlatır. Cihazımız, yüzeyden fırlayan bu elektronların hızını (kinetik enerjilerini) ölçer. Buradan geriye doğru bir hesaplama yaparak, elektronun çekirdeğe ne kadar sıkı bağlı olduğunu (bağlanma enerjisi) buluruz. XPS bize iki kritik bilgi verir: Hangi elementler var? (Hidrojen ve Helyum hariç periyodik tablodaki he...

Doğada dolaşırken yağmurdan sonra bazı yaprakların, özellikle de lotus (nilüfer) yaprağının üzerinde suyun hiç dağılmadan küreler halinde kaldığını fark ettiniz mi? Su adeta yaprağa değmekten kaçınır ve üzerinden kayıp giderken tozu toprağı da temizler. Bu "Lotus Etkisi", malzeme bilimindeki en heyecan verici konulardan biri olan Temas Açısı ve Yüzey Enerjisi ile açıklanır.   Bir sıvı damlasının katı bir yüzeye bırakıldığında yüzeyle yaptığı açıya Temas Açısı denir. Bu açı, sıvının yüzeyi ne kadar ıslatabildiğinin (ıslanabilirlik) doğrudan ölçüsüdür. Eğer damla yüzeye yayılıyor ve temas açısı 90 dereceden küçükse, bu yüzey Hidrofilik (suyu seven) bir yüzeydir. Temiz bir cam buna iyi bir örnektir. Eğer damla yüzeyde top gibi büzüşüyor ve temas açısı 90 dereceden büyükse, yüzey Hidrofobik (suyu iten) demektir. Teflon tavalarımız veya su tutmayan araba camı kaplamalarımız bu sınıfa girer. Temas açısı 150 dereceyi geçerse, işte o zaman süper-hidrofobik, yani Lotus yaprağı kara...

Bir yolcu uçağının motor pervanelerinde uçuş sırasında oluşabilecek mikroskobik bir çatlağı nasıl tespit edersiniz? Motoru kesip parçalayarak mı? Elbette hayır! Malzeme mühendisliğinde kalitenin ve güvenliğin en büyük koruyucularından biri olan Tahribatsız Muayene (NDT - Non-Destructive Testing) yöntemleri, parçalara hiçbir zarar vermeden onların iç dünyasını görmemizi sağlar.      Tahribatsız muayene, tıp dünyasındaki röntgen veya ultrason çekimlerinin endüstriyel versiyonu gibidir. Amaç, üretilen veya kullanımda olan bir parçanın görevini yapmasına engel olacak kusurları tespit etmektir. Bunun için farklı teknikler kullanırız: Ultrasonik Muayene (UT): Malzemenin içine yüksek frekanslı ses dalgaları gönderilir. Eğer içeride bir boşluk veya çatlak varsa, ses dalgaları bu engele çarpıp geri döner. Ekranda gördüğümüz yankı (eko) sayesinde çatlağın derinliğini ve boyutunu buluruz. Manyetik Parçacık (MT): Mıknatıslanabilen metallerde yüzey çatlaklarını bulmak için kullanılı...

Karanlık bir odada masanın üzerindeki bir nesnenin ne olduğunu anlamak için ne yaparsınız? Gözleriniz görmese bile ellerinizle dokunarak o nesnenin şeklini, pürüzlerini ve dokusunu zihninizde canlandırabilirsiniz. İşte Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) tam olarak bu mantıkla çalışır! Işık veya elektron fırlatmak yerine, malzemenin yüzeyine kelimenin tam anlamıyla "dokunarak" nano dünyayı keşfetmemizi sağlar.   AFM'in kalbinde, ucunda sadece birkaç atom sivriliğinde bir iğne (tip) bulunan minyatür bir kaldıraç (cantilever) yatar. Bu iğne, incelenecek yüzeye nanometreler kadar yaklaştırılır. İğne yüzeydeki atomlarla etkileşime girdiğinde, aralarındaki itme ve çekme kuvvetleri (Van der Waals kuvvetleri) yüzünden kaldıraç yukarı aşağı esnemeye başlar. Kaldıracın sırtına yansıtılan bir lazer ışını, bu esneme hareketlerini olağanüstü bir hassasiyetle bir dedektöre iletir. İğne yüzeyi satır satır taradıkça, bilgisayar ekranımızda malzemenin üç boyutlu, muazzam detaylı bir topografi...