ETM Molekülleri ile Doplanmış Nanofiber Tabanlı Triboelektrik Nanogeneratörlerde Elektronik Yapının Yük Üretimi ve Taşınım Mekanizmasına Etkisinin İncelenmesi

Yalçın E. (Yürütücü), Özkan G., Kuru M., Arkan M. Z., Kurt E., İnanç İ.

Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, BAP Güdümlü, 2026 - 2028

Proje Türü: Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje
Destek Programı: BAP Güdümlü
Başlama Tarihi: Eylül 2026
Bitiş Tarihi: Eylül 2028

Proje Özeti

Bu proje kapsamında, elektrospin yöntemi ile üretilecek nanofiber tabanlı dielektrik yüzeylere elektron transfer molekülleri (ETM) entegre edilerek, triboelektrik yüzeylerde oluşan yük kusurlarının (charge defects), yük rekombinasyonunun ve yüzeyden elektroda doğru gerçekleşen charge drift süreçlerinin kontrol altına alınması hedeflenmektedir. Bu doğrultuda, TENG performansının yüzey mühendisliği yaklaşımı ile sistematik olarak iyileştirilmesi ve triboelektrik yük oluşumu, yük stabilitesi ve yük taşınım mekanizmalarının moleküler düzeyde anlaşılması amaçlanmaktadır. TENG sistemleri, düşük frekanslı mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesinde önemli avantajlar sunmakta olup, performansları büyük ölçüde dielektrik yüzeylerin kimyasal yapısına, yüzey morfolojisine ve yük taşıyıcı davranışlarına bağlıdır. Bununla birlikte, dielektrik yüzeylerde meydana gelen charge recombination, charge screening ve charge dissipation süreçleri, triboelektrik yüklerin kararlılığını azaltarak cihaz performansını sınırlandırmaktadır. Bu nedenle, triboelektrik yüklerin yalnızca üretilmesi değil, aynı zamanda stabilize edilmesi ve etkin şekilde korunması da kritik öneme sahiptir.

Bu doğrultuda, farklı elektronik özelliklere ve yaklaşık -4.0/-4.2 eV ile -3.6/-3.8 eV aralığında değişen LUMO enerji seviyelerine sahip dört farklı ETM molekülü kullanılarak, elektron alıcı karakter ile yük tuzaklama (charge trapping/deep trapping) davranışı arasındaki ilişkinin triboelektrik performans üzerindeki etkisi araştırılacaktır. Düşük LUMO seviyesine sahip ETM’lerin daha yüksek yüzey yük yoğunluğu sağlayabileceği; ancak aynı zamanda yüklerin derin tuzaklanmasına neden olarak yük transferini sınırlayabileceği öngörülmektedir. Bu doğrultuda, ETM molekül yoğunluğu ve nanofiber çapı gibi parametreler sistematik olarak değiştirilerek yüzey kimyası ile morfolojik özelliklerin birleşik etkisi değerlendirilecektir.

Çalışma kapsamında elektrospin yöntemi ile üretilen nanofiberler ETM molekülleri ile fonksiyonelleştirilecek; oluşan morfolojik değişimler taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenecek, yüzeyin elektronik özelliklerindeki değişimler Kelvin prob kuvvet mikroskobu (KPFM) veya ultraviyole fotoelektron spektroskopisi (UPS) yöntemleri ile belirlenecek ve yüzey ıslanabilirliği temas açısı ölçümleri ile değerlendirilecektir. Elde edilen numunelerin triboelektrik performansları, temas-ayırma modunda çalışan TENG sistemleri üzerinden analiz edilecektir.

Projenin özgün değeri, ETM tabanlı moleküler enerji seviyesi mühendisliği yaklaşımı ile triboelektrik yüzeylerdeki yük stabilitesi ve yük taşınım mekanizmalarının sistematik olarak incelenmesine dayanmaktadır. Elde edilecek sonuçların, yüksek performanslı TENG sistemlerinin geliştirilmesine katkı sağlamasının yanı sıra, triboelektrik yük oluşumu ve taşınımına ilişkin temel bilimsel mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına önemli katkılar sunması beklenmektedir.