​​​​​​BİREYSEL ÖDÜLLER

Fen ve Mühendislik Bilimleri

Tez Sahibi: Dr. Houman BAHMANI JALALI

Tez Danışmanı: Doç. Dr. Sedat NİZAMOĞLU

Tez Adı : Optoelektronik Nöral Arayüzleri için Yeni Biyouyumlu Kuantum Noktaları ve Nanoteknolojik Birleşimler

Doktoranın Yapıldığı Üniversite: Koç Üniversitesi

Kolloidal yarı iletken kuantum noktaları, düşük maliyetli üretim, geniş spektral ayarlanabilirliği ve yüksek fotostabilite sayesinde hedeflenebilir ve uzaktan kontroledilebilir biyo arayüzler alanında yüksek potansiyele sahiplerdir. Ancak popüler ve gelişmiş kuantum noktaları, biyomedikal uygulamalar için oldukça toksik ve kanserojen olduğu bilinen kadmiyum ve kurşun içerir. Bu nedenle, uygun biyouyumlu kuantum noktalarının araştırılması ve bunların kullanımı, kuantum nokta tabanlı biyoelektronik cihazların geliştirilmesinde önemli bir aşamadır. Bu tez, yeni ve biyouyumlu kuantum noktalarının nanoteknolojik birleşimlerine dayanan verimli nöral arayüzlerini ele almaktadır.

Tezde ilk kez tip II indiyum fosfit / çinko oksit çekirdek / kabuk kuantum noktaları sentezlendi. Bu kuantum noktaları, fotoelektrot yapısına dahil edildi ve tek bir nöral hücrenin, görünür ışığa sürekli maruz kalma için oküler güvenlik sınırından 26 kat daha düşük olan 4 μW mm-2'de ateşlenmesini tetikleyen biyoelektrik akımı üretti. Daha sonra, fotosentetik sistemler tarafından kullanılan radyatif olmayan enerji transferinden ilham alarak indiyum bazlı gökkuşağı kuantum noktalarına dayanan kuantum hunileri geliştirdi. Bu yeni nanomühendislik düzeneği, tek bir hücrenin optik nöromodülasyonunu kolaylaştırdı ve kontrol numunesine kıyasla birim absorbans başına biyoelektrik akımı% 215 artırdı. Tez de ayrıca ilk kez kolloidal alüminyum antimonid kuantum noktaları rapor edildi. Sentez, alüminyum klorür ve antimon bis (trimetilsilil) amidin süperhidrit varlığında kontrollü reaksiyonu yoluyla gerçekleştirildi. Bu kuantum noktaları, UV-A bölgesinde eksitonik geçişler ve mavi spektral aralıkta ayarlanabilir emisyonu gösterdi (% 18'e kadar kuantum verimi). Tüm III-V kuantum noktaları arasında, alüminyum antimonid kuantum noktaları mavi spektral bölgedeki en parlak çekirdek emisyonunu gösterdi. Son olarak, alüminyum antimonid kuantum noktaları nöral uyarım için fotovoltaik bir cihazda biyo-arayüz katmanı olarak kullanıldı. Bu tür nöral arayüz, ~ 55 μs yükselme süresine ve 600 μA.cm-2'nin üzerinde bir büyüklükte kapasitif biyoelektrik akım oluşturdu ve en hassas kuantum nokta tabanlı kapasitif biyo arayüz özelliğini gösterdi. Bu biyo-arayüz, hücreler üzerinde herhangi bir toksik etki göstermedi ve sulu ortamda bir yıllık çalışma ömrü gösterdi. Bu bulgular, kadmiyum içermeyen yeni kuantum noktalarının biyouyumlu ve etkili bir biyolojik bağlantı oluşturabileceğini ve yapay retina protezleri gibi uygulamalarda yeni bir yol sunabileceğini göstermektedir.

Tez Sahibi: Dr. Houman BAHMANI JALALI

Dr. Houman Bahmani Jalali Tebriz Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisiği Bölümü’nden 2013’de mezun oldu. Yüksek lisansını 2015 yılında İstanbul Teknik Üniversitesi’nde Nano Bilimi ve Nano Mühendisliği bölümünde Prof. Dr. Levent Trabzon danışmanlığında bitirdi. Sonrasında doktora eğitimini Koç Üniversitesinde Biyomedikal Bilimi ve Mühendisliği bölümünde Doç. Dr. Sedat Nizamoğlu danışmanlığında Avrupa Araştırma Konseyi (ERC) destekli “Yeni Nano-Mühendislik Ürünü Optoelektronik Biyo-Arayüzler” projesinde çalışarak sürdürdü. Dr. Bahmani Jalali 2020 yılında “Optoelektronik Nöral Arayüzleri için Yeni Biyouyumlu Kuantum Noktaları ve Nanoteknolojik Birleşimler” başlıklı tezi ile doktora derecesini aldı ve doktora sürecinde kuantum noktaları sentezi ve uygulamaları alanında Q1 dergi kategorisinde 15 makale yayınladı. Ayrıca, 2018’de Toronto’da düzenlenen QD2018 konferansında “Nano Scale Horizons” ödülünü ve 2019 yılında Avrupa Malzeme Araştırma Topluluğu (EMRS)’den “Graduate Student Award” ödülünü kazandı. Dr. Bahmani Jalali son olarak Avrupa Konseyinden dünyanın en prestijli ve rekabetçi burs programlarından biri olan Marie Skłodowska-Curie Bireysel Bursunu "Yeni kurşunsuz kuantum noktalarına dayalı tamamen RoHS uyumlu kızılötesi ışık yayan diyotlar" başlıklı projesi ile kazanmıştır ve şu anda İtalyan Teknoloji Enstitüsü (Cenova, İtalya) Photonic Nanomaterials grubunda çalışmaktadır.

Tez Danışmanı: Doç. Dr. Sedat NİZAMOĞLU

1 Ağustos 1982’de Bursa’da doğan Sedat Nizamoğlu, aslen Yozgat nüfusuna kayıtlıdır. Bilkent Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde doktorasını bitirdikten sonra, Harvard Tıp Fakültesi ve Massachusetts General Hospital’da Bullock-Wellman Fellow olarak çalışmalarına devam etti. 2013 yılında Özyeğin Üniversitesi’nde öğretim üyesi olarak çalışmaya başladı ve 2015 yılı Şubat ayından itibaren Koç Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde çalışmalarına devam etmektedir. 2014 yılında Türkiye’nin 7. kabul olan ERC (Avrupa Araştırma Konseyi) projesini ülkemize kazandırmıştır. Dünyanın en eski ve prestijli teknoloji dergilerinden olan MIT Technology Review tarafından bilim ve teknolojiye etki eden 35 yaş altı mucitlerden biri seçilmiştir. TÜBİTAK tarafından teşvik ödülü, Türkiye Bilimler Akademisi tarafından Üstün Başarılı Genç Bilim İnsanı Ödülü ve Bilim Akademisi tarafından Genç Bilim İnsanları Ödülüne layık görülmüştür. Nanomalzeme sentezinden aygıt fabrikasyonuna fotoelektrokimyasal karakterizasyondan tek-hücre elektrofizyolojisine kadar nanoteknoloji, biyoelektronik ve optoelektronik alanlarını kapsayan multidisipliner ve özgün araştırma çalışmaları yürütmektedir. Körlüklere karşı nanoteknolojik suni retina implantları, ultra-verimli LED’ler ve güneş enerjisi hasatlama aygıtları üzerine çalışmaktadır.