AE 420 | Ders Tanıtım Bilgileri - Havacılık ve Uzay Mühendisliği

Dersin Adı

Nano Cihazların Uzay Mühendisliğinde Uygulamaları

Kodu	Yarıyıl	Teori (saat/hafta)	Uygulama/Lab (saat/hafta)	Yerel Kredi	AKTS
AE 420	Güz/Bahar	3	0	3	5

Ön-Koşul(lar)	Yok
Dersin Dili	İngilizce
Dersin Türü	Seçmeli
Dersin Düzeyi	Lisans
Dersin Veriliş Şekli	-
Dersin Öğretim Yöntem ve Teknikleri	-
Ulusal Meslek Sınıflandırma Kodu	-
Dersin Koordinatörü	Dr. Öğr. Üyesi Fabrizio Pinto
Öğretim Eleman(lar)ı	Dr. Öğr. Üyesi Fabrizio Pinto
Yardımcı(ları)	-

Dersin Amacı

Bu dersin amacı, piko-uydular gibi yeni nesil küçük uzay aracındaki uygulamalara özellikle dikkat ederek nano ölçekte çeşitli etkileşimlerin karşılıklı etkileşimi ile sağlanan geniş bir cihaz grubunu keşfetmektir.

Öğrenme Çıktıları

#	İçerik	PÇ Sub	* Katkı Düzeyi
#	İçerik	PÇ Sub	1	2	3	4	5
1	Nano cihazların hem performansını hem de sınırlamalarını belirleyen, nano aktivasyon ve aşındırma gibi etkileşimleri tanımlayabilecektir.
2	Dielektrik fonksiyon, yüzey pürüzlülüğü ve geometri gibi yüzeyler arasındaki dağılım kuvvetlerinin davranışının ayrıntılarını belirleyen fiziksel parametreleri tanımlayabilecektir.
3	Nano ölçekte bu etkileşimlerden yararlanmak için dağılım kuvvetlerinin cihaz tasarımında etkisini hesaplayabilecektir.
4	Uygulanabilir işletim rejimlerinde dağılım kuvvetlerini hesaplamak üzere malzeme dielektrik özelliklerini kullanabilecektir.
5	Piko-uydu mimarilerinde anahtar rol oynayan çeşitli nano cihazları ve nano yapıları doğru şekilde modellemek için modern analitik ve sayısal hesaplama tekniklerini programlayabilecektir.

Ders Tanımı

Bu ders, daha karmaşık kuantum elektrodinamik Casimir kuvvetlerinin varlığına ışık tutmak için tamamen klasik akustik Casimir kuvvetlerini dikkate almak gibi, dağılım kuvvetlerinin varlığını gerekçelendirmek için çeşitli pedagojik stratejiler kullanır.

Dersin İlişkili Olduğu Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları

Dersin Kategorisi	Temel Ders
	Uzmanlık/Alan Dersleri	X
	Destek Dersleri
	İletişim ve Yönetim Becerileri Dersleri
	Aktarılabilir Beceri Dersleri

Hafta	Konular	Ön Hazırlık	Öğrenme Çıktısı
1	Giriş: Feynman’ın "Altta Bol Oda Var" filmindeki pekmezinden MEMS / NEMS'e, çok temel kuantum mekaniği; van der Waals kuvvetleri ve Casimir kuvvetleri, atomlar arası kuvvetler için klasik ve yarı klasik modeller.	R. P. Feynman, There's plenty of room at the bottom, 1, 60-66 (1992). A. Larraza, The force between two parallel rigid plates due to the radiation pressure of broadband noise: An acoustic Casimir effect, J. Acoust. Soc. Am., 103, 2267-2272 (1998). P. W. Milonni, Radiation pressure from the vacuum: Physical interpretation of the Casimir force, Phys. Rev. A, 38, 1621-1623 (1988).
2	Dağılım kuvvetleri: Johansson bloklarından geko yapıştırıcısına; uzayda nanoteknoloji uygulamalarına örnekler; sensörler, elektronik, robotik, enerji.	J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces (Elsevier, Amsterdam, 2011). ISBN: 9780123919274. L. Spruch, Retarded, or Casimir, Long-Range Potentials, Phys. Today, 39, 37-45 (1986).
3	Aşındırma; Maxwell denklemleri; dielektriklerle dispersiyon kuvvetleri. Lifshitz teorisine giriş. Yakınlık teoremi; klasik deneyler	E. Buks et al., Metastability and the Casimir effect in micromechanical systems, EPL, 57, 220-226 (2001). H. B. G. Casimir, On the attraction between two perfectly conducting plates, Proc. Kon. Ned. Akad. Wetenshap, 51, 793-795 (1948). W. Arnold et al., Influence of optical absorption on the Van der Waals interaction between solids, Phys. Rev. B, 19, 6049-6056 (1980).
4	Dağılım kuvvetleri ile elektrodinamik NEMS modellemesi	J. G. Maclay et al., The anharmonic Casimir oscillator (ACO) - the Casimir effect in a model microelectromechanical system, J Microelectromech. Sys.,4, 193-205 (1995). J. A. Pelesko and D. H. Bernstein, Modeling MEMS and NEMS (Chapman and Hall/CRC, Boca Raton, 2003). ISBN: 978-1584883067.
5	Saturn V'den gram sınıfı uzay aracına doğru	H. Helvajian, MEMS, Microengineering and Aerospace Systems, 30th Fluid Dynamics Conference, Fluid Dynamics and Co-located Conferences, AIAA 99-3802 (1999). J. A. Pelesko and D. H. Bernstein, Modeling MEMS and NEMS (Chapman and Hall/CRC, Boca Raton, 2003). ISBN: 978-1584883067.
6	Nano sensörler ve nano aktüatörler: AFM ve Ataletsel navigasyon	G. Binnig et al., Atomic force microscope, Phys. Rev. Lett., 56, 930-933 (1986). K. E. Drexler, Nanosystems (John Wiley & Sons, Inc. New York, 1992). J. A. Pelesko and D. H. Bernstein, Modeling MEMS and NEMS (Chapman and Hall/CRC, Boca Raton, 2003). ISBN: 978-1584883067.
7	Dağılım kuvveti modülasyonu nano motorlar: aydınlatma	W. Arnold et al., Influence of optical absorption on the Van der Waals interaction between solids, Phys. Rev. B, 19, 6049-6056 (1980). K. E. Drexler, Nanosystems (John Wiley & Sons, Inc. New York, 1992).
8	Ara Sınav	-
9	Dağılım kuvveti manipülasyonu: geometri, orta ve spektrum	J. A. Pelesko and D. H. Bernstein, Modeling MEMS and NEMS (Chapman and Hall/CRC, Boca Raton, 2003). ISBN: 978-1584883067.
10	Proje 1
11	Nano osilatörler ve parametrik yükselticiler	J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces (Elsevier, Amsterdam, 2011). ISBN: 9780123919274. K. E. Drexler, Nanosystems (John Wiley & Sons, Inc. New York, 1992).
12	Nanotüpler ve NRAM
13	Nanotüp osilatörleri, enerji depolama ve gelecek	J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces (Elsevier, Amsterdam, 2011). ISBN: 9780123919274. K. E. Drexler, Nanosystems (John Wiley & Sons, Inc. New York, 1992).
14	Dönemin gözden geçirilmesi
15	Proje 2
16	Final sınavı

Ders Kitabı

W. Arnold et al., Influence of optical absorption on the Van der Waals interaction between solids, Phys. Rev. B, 19, 6049-6056 (1980).
G. Binnig et al., Atomic force microscope, Phys. Rev. Lett., 56, 930-933 (1986).
E. Buks et al., Metastability and the Casimir effect in micromechanical systems, EPL, 57, 220-226 (2001).
H. B. G. Casimir, On the attraction between two perfectly conducting plates, Proc. Kon. Ned. Akad. Wetenshap, 51, 793-795 (1948).
K. E. Drexler, Nanosystems (John Wiley & Sons, Inc. New York, 1992).
R. P. Feynman, There's plenty of room at the bottom, 1, 60-66 (1992).
H. Helvajian, MEMS, Microengineering and Aerospace Systems, 30th Fluid Dynamics Conference, Fluid Dynamics and Co-located Conferences, AIAA 99-3802 (1999).
J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces (Elsevier, Amsterdam, 2011).
Larraza, The force between two parallel rigid plates due to the radiation pressure of broadband noise: An acoustic Casimir effect, J. Acoust. Soc. Am., 103, 2267-2272 (1998).
P. W. Milonni, Radiation pressure from the vacuum: Physical interpretation of the Casimir force, Phys. Rev. A, 38, 1621-1623 (1988).
J. G. Maclay et al., The anharmonic Casimir oscillator (ACO) - the Casimir effect in a model microelectromechanical system, J Microelectromech. Sys.,4, 193-205 (1995).
J. A. Pelesko and D. H. Bernstein, Modeling MEMS and NEMS (Chapman and Hall/CRC, Boca Raton, 2003).
L. Spruch, Retarded, or Casimir, Long-Range Potentials, Phys. Today, 39, 37-45 (1986).

Önerilen Okumalar/Materyaller

Yarıyıl Aktiviteleri	Sayı	Katkı Payı %	LO 1	LO 2	LO 3	LO 4	LO 5
Katılım
Laboratuvar / Uygulama
Arazi Çalışması
Küçük Sınav / Stüdyo Kritiği
Portfolyo
Ödev
Sunum / Jüri Önünde Sunum
Proje	1	60
Seminer/Çalıştay
Sözlü Sınav
Ara Sınav
Final Sınavı	1	40
Toplam

Yarıyıl İçi Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı	1	60
Yarıyıl Sonu Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı	1	40
Toplam

Yarıyıl Aktiviteleri	Sayı	Süre (Saat)	İş Yükü
Teorik Ders Saati (Sınav haftası dahildir: 16 x teorik ders saati)	16	3	48
Laboratuvar / Uygulama Ders Saati (Sınav haftası dahildir. 16 x uygulama/lab ders saati)	16		0
Sınıf Dışı Ders Çalışması	14	3	42
Arazi Çalışması			0
Küçük Sınav / Stüdyo Kritiği			0
Portfolyo			0
Ödev			0
Sunum / Jüri Önünde Sunum			0
Proje	3	14	42
Seminer/Çalıştay			0
Sözlü Sınav			0
Ara Sınavlar			0
Final Sınavı	1	18	18
		Toplam	150

#	PÇ Sub	Program Yeterlilikleri / Çıktıları	* Katkı Düzeyi
#	PÇ Sub	Program Yeterlilikleri / Çıktıları	1	2	3	4	5
1	Matematik, Fen Bilimleri ile Havacılık ve Uzay Mühendisliği alanında edinilen kuramsal ve uygulamalı bilgileri kullanır.		-	-	-	-	-
2	Havacılık ve Uzay Mühendisliği alanındaki problemleri saptar, analiz eder ve bilimsel yöntemleri kullanarak çözer ve yorumlar.		-	-	X	-	-
3	Karmaşık bir sistemi, süreci veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde modern tasarım yöntemlerini uygulayarak tasarlar.		-	-	X	-	-
4	Havacılık ve Uzay Mühendisliği uygulamaları için gerekli modern teknik ve araçları geliştirir, seçer ve kullanır.		-	-	-	X	-
5	Havacılık ve Uzay Mühendisliği ile ilgili araştırma konuları için deney tasarlar, deney yapar, veri toplar ve sonuçları analiz eder, yorumlar.		-	-	-	-	-
6	Çok disiplinli takımlarda iletişim kurabilme ve çalışma yeteneğini geliştirir.		-	-	-	-	-
7	Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurar; etkin rapor yazar ve yazılı raporları anlar, tasarım ve üretim raporları hazırlar, etkin sunum yapar, açık ve anlaşılır talimat verir ve alır.		-	-	-	-	-
8	Havacılık ve Uzay Mühendisliği uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi sahibidir. Havacılık ve Uzay Mühendisliği çözümlerinin hukuksal sonuçlarının farkındadır.		-	-	-	-	-
9	Mesleki etik bilince sahiptir, mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi sahibidir.		-	-	-	-	-
10	Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi sahibidir, girişimcilik ve yenilikçilik hakkında bilinçlidir, sürdürebilir kalkınma hakkında bilgi sahibidir.		-	-	-	-	-
11	Bir yabancı dili kullanarak Havacılık ve Uzay Mühendisliği ile ilişkili konularda, bilgi toplar ve meslektaşları ile iletişim kurar (‘‘Avrupa Dil Portföyü Küresel Ölçeği’’, B1 seviyesi).		-	-	-	-	-
12	İkinci yabancı dili orta düzeyde kullanır.		-	-	-	-	-
13	Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilincindedir; bilgiye erişir, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izler ve kendini sürekli yeniler; insanlık tarihi boyunca oluşan bilgi birikimini Havacılık ve Uzay Mühendisliği alanıyla ilişkilendirir.		-	X	-	-	-