13-14 Aralık 2013 - 19.Ulusal Sıvı Hal Sempozyumu
Transkript
13-14 Aralık 2013 - 19.Ulusal Sıvı Hal Sempozyumu
Danışma Kurulu Prof. Dr. Zehra AKDENİZ - Piri Reis Üniversitesi Prof. Dr. A. Nihat BERKER - Sabancı Üniversitesi Prof. Dr. Bedia ERİM BERKER - İstanbul Teknik Üniversitesi Prof. Dr. Can Fuat DELALE - Işık Üniversitesi Prof. Dr. Levent DEMİREL - Koç Üniversitesi Prof. Dr. Gülay DERELİ - Yıldız Teknik Üniversitesi Prof. Dr. Sondan Durukanoğlu - Sabancı Üniversitesi Prof. Dr. Mustafa KESKİN - Erciyes Üniversitesi Prof. Dr. Ş. Erol OKAN - Trakya Üniversitesi Prof. Dr. Emin Özsoy - ODTÜ - Deniz Bilimleri Enstitüsü Prof. Dr. Yani SKARLATOS - Boğaziçi Üniversitesi Prof. Dr. Bilal TANATAR - Bilkent Üniversitesi Prof. Dr. Hasan TATLIPINAR - Yıldız Teknik Üniversitesi Prof. Dr. Mehmet TOMAK - Ortadoğu Teknik Üniversitesi Prof. Dr. İskender YILGÖR - Koç Üniversitesi Prof. Dr. Ersin YURTSEVER - Koç Üniversitesi Düzenleme Kurulu Prof. Dr. Zehra AKDENİZ - Piri Reis Üniversitesi Yrd. Doç. Dr. Gülşen AKIN EVİNGÜR - Piri Reis Üniversitesi Doç. Dr. Bayram DEMİR - İstanbul Üniversitesi Yrd. Doç. Dr. Zeynep Çiçek ÖNEM - İstanbul Üniversitesi Hanifi ARSLAN - Piri Reis Üniversitesi PROGRAM 12:00 –13:00 13:00 –13:30 13:30-14:00 14.00 –14:30 14:30-14:45 14:45-15:00 15:00-15:30 15:30-16:00 16:00-16:20 16:20-16:40 17:00 13 ARALIK 2013 Cuma Kayıt Açılış Konuşmaları Zehra Akdeniz (Sıvı Hal Sempozyum Koordinatörü, Piri Reis Üniversitesi) Opening Talk on Ionic Liquids Marcelle Gaune-Escard (Aix-Marseille Université, Faculté des Sciences, France) Petrol döküntülerinin deniz ekosistemi ve atık sulardan uzaklaştırılması için tekrar kullanılabilir kauçuk sorbenti üretimi ve uygulaması Oğuz Okay (İstanbul Teknik Üniversitesi) Biyokirlenmeye Dirençli Nanomateryaller İle Polimerik Düz Plaka Membranların Üretilmesi Ve Membran Biyoreaktörlerde (Mbr) Uygulanması Derya Y. Köseoğlu-İmer, İsmail Koyuncu (İstanbul Teknik Üniversitesi) Perfloroalkil Ve Hidrokarbon Sıvı Zincir Uzunluklarının Kopolimer Yüzeylerin Oleofobik Davranışları Üzerine Etkisi Elif Özen Cansoy, Uğur Cengiz (Piri Reis Üniversitesi) ARA Piri Reis’in Dünya Haritası’nın 500. Yıldönümünde (UNESCO,2013) Piri Reis, Denizlerimiz ve Denizbilim Tarihi Emin Özsoy (ODTÜ-Deniz Bilimleri Enstitüsü) Sıvı damla rezonatör temelli optofluidik mikrolazerler Alper Kiraz (Koç Üniversitesi) Bulk Liquid Structure Calculations of ZnSe Sedat Şengül, Hülya Kes, Serap Şentürk Dalgıç (Trakya Üniversitesi) Aşırı Soğuk Atomik Gazlarda Lokalizasyon Etkileri Serpil Cıkıt, Serpil Sucu, Zehra Akdeniz (Haliç Üniversitesi) KOKTEYL 14 Aralık 2013 Cumartesi 10:30–11:00 11:00-11:30 11:30-12:00 12:00-12:20 12:30-14:00 14:00-14:20 14:20-14:35 14:35-14:50 14:50-15:05 15:05-15:20 15:20-15:35 15:35-15:50 15:50-16:05 16:05-16:15 16:15-16:25 16:30 A New Interatomic Potential For Cu-Ni Alloys And Its Applications: Thermodynamical Properties Of Cu-Ni Alloys Berk Onat, Sondan Durukanoğlu (İstanbul Teknik Üniversitesi) Growth of Cu-Ni Nanostructures on Cu(111): A Molecular Dynamic Study Berk Onat, Sondan Durukanoğlu (Sabancı Üniversitesi) An upper-bound on the discontinuity at the nematic-smectic A transition in octylcyanobiphenyl (8CB) liquid crytals: A highresolution birefirngence study Haluk Özbek, Mehmet Can Çetinkaya, Sevtap Yildiz, Patricia Losada-Pérez, Jan Leys, Jan Thoen (İstanbul Teknik Üniversitesi) The Levantine Sea Coupled Modeling and Forecasting Experience Emin Özsoy, Ali Aydoğdu, Hazem Nagy, Adil Sözer, Murat Gündüz (ODTÜ-Deniz Bilimleri Enstitüsü) ÖĞLE YEMEĞİ Modelling the Bosphorus Strait Hydrodynamics: Hydraulically Controlled Turbulent Exchange Flows Adil Sözer, Emin Özsoy (ODTÜ-Deniz Bilimleri Enstitüsü) Application of Combined Hartree-Fock-Roothaan Theory to Evaluate Wave Function of Water Molecule B.A. Mamedov, I.M. Askerov, E. Çopuroglu, S.A. Aliyev (Gaziosmanpaşa Üniversitesi) Cu25x75 (X=Ni, Pd,Pt) İkili Düzensiz Alaşımlarının Termodinamik Özellikleri: MD Simülasyonu İncelemesi Ülkü Bayhan , Ç. Ş. Güçlü , S. Özdemir Kart (Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi) Performance Analysis Of Parallel Algorithms Used In Sımulatıons Of (7,7) Metallic Single Wall Carbon Nanotubes G.Dereli, Ö.Eyecioğlu, N.Vardar, B.Süngü Mısırlıoğlu, İ.Arı (İstanbul Gelişim Üniversitesi) ARA PAAm- NIPA Copolymer: Drying, Swelling, and Elasticity with various NIPA Contents Gülşen Akın Evingür, Önder Pekcan (Piri Reis Üniversitesi) Chemical Short Range Order in Ni xTi1-x (x=0.50, 0.68) liquid alloys Hülya Kes, Serap Şentürk Dalgıç (Trakya Üniversitesi) Tln X m (n 1, m 4) Nano Kümelerinin Denge Durum Yapıları M. Çalışkan, D. Mavigöz, S. Şentürk Dalgıç (Trakya Üniversitesi) Part I. A Cross-Linking Of Skin Collagen Hilal Özdemir, Selahattin Dinç, F. Gülay Acar (İstanbul Teknik Üniversitesi) Part II. The Effect Of Fractional Lazers with 5-ALA and Riboflavin Selahattin Dinç,Hilal Özdemir, F. Gülay Acar (İstanbul Teknik Üniversitesi) KAPANIŞ Opening Talk on Ionic Liquids Marcelle Gaune-ESCARD (Aix-Marseille Université, Faculté des Sciences, France) Petrol döküntülerinin deniz ekosistemi ve atık sulardan uzaklaştırılması için tekra-kullanılabilir kauçuk sorbenti üretimi ve uygulaması Oğuz OKAY İstanbul Teknik Üniversitesi, Kimya Bölümü, Polimerik Jeller Araştırma Laboratuvarı, Maslak 34469 Istanbul okayo@itu.edu.tr Tanker ve kargo gemilerinin yol açtığı kazalar sonucu büyük hacımlarda petrol denize akmakta olup, kaza riski özellikle yoğun deniz trafiğinin yaşandığı dar boğazlarda artmaktadır. Akdeniz ile Karadeniz arasında bağlantı sağlayan tek deniz ulaşım yolu olan Türk Boğazlar Sistemi, Süveyş Kanalının üç misli yoğun bir deniz trafiği altındadır. Bu nedenle, denize dökülen petrol ve petrol ürünlerinin uzaklaştırılması yurdumuz için ciddi bir problemdir. Sulardan petrol döküntülerinin uzaklaştırılmasında mevcut teknikler arasında en etkini sorbentlerin kullanılmasıdır. Ancak mevcut ticari sorbentler tekrar kullanılamamakta, dolayısıyla kendileride bir atık oluşturmaktadır. İTÜ Polimerik Jeller Araştırma Laboratuvarımızda, yeni ve tekrar kullanılabilir bir petrol sorbenti çeşitli kauçukların organik çözücülerdeki donmuş çözeltilerinden kriyojelleşme tekniği uygulanarak elde edilmiş ve ham petrol, petrol ürünleri, ve 1-5 bitkisel yağlar için emme kapasiteleri tayin edilmiştir. Kauçuk sorbentin tüm bu kirleticileri etkin bir şekilde sulardan uzaklaştırdığı ve kapasitelerinin ticari sorbentlere göre çok yüksek olduğu saptanmıştır. Kauçuk sorbenti sıkıştırarak emdiği kirleticiyi geri vermekte ve bu şekilde tekrar kullanılabilmektedir. Kauçuk sorbenti ayrıca asenaften ve piren gibi PAH’ları da etkin bir şekilde deniz sularından uzaklaştırmakta olup uzun süreli olarak denizlerdeki PAH seviyelerini izlemek amacıyla pasif örnekleyici olarak kullanılabileceği de saptanmıştır. Bu konuşmada, laboratuvarımızda petrol sorbenti konusunda yapılan ve halen devam eden çalışmalar sunulacaktır. 1. O. Okay, D. Ceylan, T. C. Patent, TR20070001790(2007) 2. O. Okay, I. Karakutuk, D. Ceylan, O.S. Okay, T. C. Patent, TR200909456 (2009) 3. D. Ceylan, O. Okay, Macromolecules 40, 8742 (2007) 4. D. Ceylan, S. Dogu, B.Karacik, SD. Yakan, OS. Okay, O. Okay, Environ. Sci. Technol. 43, 3846 (2009) 5. I. Karakutuk, O. Okay, React. Funct. Polym. 70, 585 (2010) Biyokirlenmeye Dirençli Nanomateryaller ile Polimerik Düz Plaka Membranlarin Üretilmesi ve Membran Biyoreaktörlerde (Mbr) Uygulanması* a,b a a,b Derya Y. KÖSEOĞLU-İMER ve İsmail KOYUNCU İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İstanbul Teknik Üniversitesi 34469, Maslak, İstanbul, Türkiye b Ulusal Membran Teknolojileri Araştırma Merkezi (MEMTEK), İstanbul Teknik Üniversitesi 34469, Maslak, İstanbul, Türkiye * e-mail address: imerd@itu.edu.tr, koyuncu@itu.edu.tr Membran biyoreaktör sistemleri (MBR), evsel ve endüstriyel atıksuların arıtımında yaygın olarak kullanılan, aktif çamur sistemi ile biyolojik parçalanmanın, membran filtrasyonu ile katı-sıvı ayırımının gerçekleştirildiği kombine arıtma sistemleridir. Son yıllarda, MBR sistemleri, klasik biyolojik arıtım sistemlerine alternatif oluşturmaktadır. Bunun yanında gelişen teknoloji ile yeni reaktör tasarımları da geliştirilmekte ve atıksu arıtımında başarıyla uygulanabilmektedir. Membran biyoreaktör teknolojisinin klasik arıtma sistemlerine göre birçok avantajı vardır. Alan ihtiyacının az olması, yüksek çıkış suyu kalitesi (dolayısıyla bazı durumlarda dezenfeksiyona ihtiyaç duyulmaması), yüksek hacimsel ve farklı organik yüklemelere izin vermesi, çamur üretiminin az olması ve çöktürme tankına ihtiyaç duyulmaması en önemli avantajlarıdır. Bu sistemlerin en büyük dezavantajı ise membran kirlenmesi problemidir. Membran kirlenmesi, çözünmüş ve partiküler maddelerin membran yüzeyinde ve içinde birikmesi dolayısıyla membran performansının düşmesi ve filtrasyon zamanının artmasıdır. MBR sistemlerindeki biyolojik materyallerin çok farklı ve değişken özelliğe sahip olması nedeniyle kirlenme problemi bu sistemlerde oldukça karmaşıktır. Son 20 yılda, literatürde bu konu ile ilgili birçok çalışma yapılmış olmasına rağmen, değişken sayısının farklılığı nedeniyle membran kirlenmesini önleyecek bir yaklaşım henüz tam olarak belirlenememiştir. Membran, maddeleri seçici olarak ayıran ince bir bariyerdir. Membranlar çeşitli organik (polimerler) ve inorganik maddelerden (karbon, zeolit) üretilebilirler. Günümüzde ticari membranların çoğu polimerlerden yapılmaktadır. En yaygın kullanılan polimerlerden bazıları Tablo 1’de listelenmiştir. Bir membranın özellikleri membranın malzemesi ve yapısıyla kontrol edilebilir. İyi ayırım yapan bir membranın genellikle aşağıdaki özelliklere sahip olması istenir; 1) Yüksek akı 2) Yüksek seçicilik 3) 4) 5) 6) 7) 8) Yüksek mekanik dayanıklılık Kirlenmeye karşı dirençli Sıcaklık değişimlerine dayanıklı Yeniden ve kolay üretilebilen Düşük üretim maliyetli Yüksek yüzey alanlı modüllerin içine paketlenebilme. Tablo 1: Membran Yapımında Kullanılan Polimerik Maddeler Ve Kullanıldıkları Membran Prosesler [1] Polimerik materyal Membran prosesi Selüloz nitrat (SN) MF Selüloz asetat (SA) GA, TO, D, UF, MF Poliamid (PA) TO, NF, D, UF, MF Polisülfon (PS) GA, UF, MF Polietersülfon (PES) UF, MF Polikarbonat (PC) GA, D, UF, MF Polieterimid (PEI) UF, MF Poliimid (PI) GA Polivinildenflorid (PVDF) UF, MF Politetrafloretilen (PTFE) MF Polipropilen (PP) MF Poliakrilonitril (PAN) D, UF, MF Polivinilalkol (PVA) PV Polidimetilsilikon (PMS) PV, GA MF: Mikrofiltrasyon, UF: Ultrafiltrasyon, NF: Nanofiltrasyon, TO: Ters osmoz, D: Dializ, GA: Gaz ayırımı, PV: Pervaporasyon Son yıllarda, mevcut durumdaki ticari membran materyallerinden çok daha yüksek geçirgenliğe ve tutunuma sahip özgün polimerler kullanarak laboratuvar ölçeğinde membran üretiminde kayda değer ilerlemeler kaydedilmiştir. Fakat, bu özgün membran üretiminin sadece çok küçük bir kısmı ticari ve endüstriyel ölçeğe taşınabilmiştir. Yeni membran materyallerinin ticari ölçeğe oldukça yavaş adaptasyonunun sebebi, yukarıda listelenen membranların taşıması gereken özelliklerin, hepsinin ticari ölçeğe geçme aşamasında sağlanamamasıdır. Özellikle mekanik mukavemet, termal stabilite ve kimyasal direnç, membran malzemesinin pratik kullanımını için dikkate alınması gereken özelliklerdir. Gözenekli membranlar genellikle daldırma-çöktürme (immersion-precipitation) yöntemiyle üretilirler. Membran çözeltisi, polimer ve solvent içeren ikili bir çözeltiden yapılmaktadır. Bu çözelti solvent olmayan bir sıvının içine daldırıldığında gözenekli veya gözeneksiz üst tabakalı asimetrik bir yapı oluşur. Daldırma-çöktürme işleminde, evre dönüşümü solventin buharlaşması ve/veya solvent/nonsolvent değişimi ile gerçekleşir. Tipik olarak, daldırma-çöktürme işleminde membran oluşumu birkaç saniye gibi çok kısa bir zaman ölçeği içinde gerçekleşir. Daldırma-çöktürme işlemindeki termodinamik ve kinetik değişkenlerin kontrol edilmesiyle farklı membran yapıları elde edilir. Karışık termodinamik ve kinetik süreçlerin modellemesinde ilerlemeler kaydedilmiştir. Fakat bu modellerin öngörü yetenekleri sınırlıdır ve bu nedenle daldırmaçöktürme ile yapılan membranların optimizasyonu hala öncelikli olarak ampirik protokollere dayanmaktadır. Daldırma-çöktürme yöntemi ile üretilen ticari membranların çoğu polimer, solvent, nonsolvent ve/veya katkı maddeleri içeren çok-bileşenli çözeltilerinden oluşur. Birçok durumda, döküm çözeltisine nonsolventlerin (alkoller, karboksilik asitler, yüzey aktif maddeler vb.), inorganik tuzların (LiN03, LiCl vb.) veya polimerlerin (polivinilpirolidon, polietilen glikol vb.) eklenmesiyle gözeniklilik, gözenek boyutu ve üst tabakanın kalınlığı değiştirilebilir. Yüksek performanslı membranların geliştirilmesi, uygun membran malzemesinin seçimi ve bu malzemenin istenilen membran yapısını oluşturmasının sağlanmasıyla gerçekleşir. Bununla birlikte, çoğu zaman membran performansını arttırmak için membran malzemesinin veya yapısının değiştirilmesi gerekmektedir. Genel olarak, modifiye edilen membranların modifikasyonlarındaki amaçlar şunlardır : (i) akı ve/veya seçiciliğin arttırılması ve (ii) kimyasal direncinin (solvent direnci, şişme veya kirlenme direnci) arttırılması. Polimerik membran üretiminde nanoparçacık kullanımı son yıllarda özellikle akının iyileştirilmesi ve tıkanmanın önlenmesi konularında oldukça önem kazanmıştır. Polimerik membran sentezi sırasında boyutları 4-100 nm arasında değişen nanoparçacık ve nanotüp ekleme girişimlerinin başarılı olduğu literatürdeki birçok çalışmada belirtilmektedir. Bu nanomateryallerin tıkanmanın azalmasında, süzüntü suyu karakterinin iyileşmesinde ve akının artmasında çok önemli rol oynadıkları bildirilmiştir. Titanyum, alumina, silika, gümüş, zeolit, demir ve karbon nanotüp gibi nano materyaller en çok tercih edilen malzemelerdir. Literatürde membranlarda kirlenmeyi önlemek amacıyla en çok kullanılan nanomateryallerin özellikleri aşağıda sıralanmıştır [2]. Gümüş (nAg): Gümüş kimya, gıda ve tekstil sanayisinde antibakteriyel ürün olarak birçok alanda kullanılmaktadır. Bu antibakteriyel etki, gümüşün bakteriyel proteinin yapısında bulunan thiol grupları ile reaksiyona girerek elektron taşıma zincirine ve DNA’nın yapısına zarar vermesinden kaynaklanmaktadır. Aynı şekilde virüslerin yapısına da zarar verirler. Gümüş nanoparçacıklar, selüloz asetat, poliimid, poliamid gibi membranlar ile birlikte laboratuar ölçeğinde üretilmiştir. Membranın polimer matrisinin yapısına katılarak membrana anti bakteriyel özellik kazandırdığı belirtilmiştir. Fakat gümüşün membran yapısındaki mekanizması tam olarak belirlenememiştir. Özellikle, uzun süreli ve gerçek çamur ortamında performans çalışmaları henüz yapılmamıştır [2]. Alüminyum oksit (Al2O3): Al2O3nanoparçacıklarının stabilitesi yüksek olduğu için membranların mekanik yapısını güçlendirirler. Maliyetinin düşük olması, toksik olmaması, yüksek aşındırma özelliği ve kimyasal temizleme sırasındaki indirgenme-yükseltgenme reaksiyonlarına karşı direncinin yüksek olması en büyük avantajlarındandır [3]. Titanyum (Ti): Genellikle membran hazırlama aşamasında TiO2 formu kullanılır. Sahip olduğu fotokatalitik etki nedeniyle organik kimyasalları parçalar ve bakterileri öldürürler. Bunun yanında membranların hidrofilik özelliklerini arttırırlar. Membranların dayanıklılığını azaltan aşırı boşluklu yapının oluşumunu önlerler [2]. Silika (SiO2): Kimyasal ve termal olarak oldukça stabil inorganik nanomateryallerdir. Yüksek yüzey alanına ve sulu çözeltide homojen dağılıma sahiptir. Çevresel olarak inert bir maddedir. Membran üretiminde kullanılması, organik-inorganik kompozit membran oluşumunu sağlar. Boyutları genellikle 2050 nm aralığındadır. Polimerik zincirlerin serbest hareketini sınırladığı için membranların gerilme dirençlerini arttırırlar. Diğer nanomateryallere benzer şekilde membranların boşluk oranını ve hidrofilikliğini arttırırlar. Özellikle yağlı atıksuların arıtımında kirlenme açısından yüksek performans göstermişlerdir [2]. Karbonnanotüp (CNT): CNT’ler ilk olarak 1991 yılında Lijima [4] tarafından keşfedilmiş ve kısa sürede kullanım alanı artmıştır. CNT her iki ucu kapalı tüp şeklindedir ve çok değişik boyutlara sahiptir. Tek katlı CNT’ler (SWCNTs) tek bir graphene yapısına, çok katmanlı CNT’ler birden fazla graphene yapısına sahiptir. Polimerik membran üretiminde kullanımlarından önce mutlaka uygun solventler ile aktifleştirilmeleri gerekir. Bu konuyla ilgili çok fazla çalışma olmamasına rağmen özellikle protein kirlenmesini önleme de avantaj sağladığı belirtilmiştir [5]. Nanoparçacık kullanımının temel amacı genellikle akının arttırılması ile birlikte, tıkanmanın hafifletilmesidir. Nanoparçacıkların etkili olabileceği iki tıkanma türü vardır: organik çözünmüş madde kaynaklı tıkanma ve biyolojik materyal kaynaklı tıkanma. İkincisinin giderilmesi genellikle literatürde titanyum ve gümüş kullanılarak yapılmıştır. Reaktör şartlarından bağımsız olarak, membran malzemesinin özelliklerini nanoteknolojik materyaller ile modifiye etmek, membran kirlenmesini önlemek ve etkisini azaltabilmek için uygun bir yöntem olarak literatürde yer almaya başlamıştır. Biyolojik materyalin (SMP veya EPS) üretimini azaltacak şekilde giriş atıksuyunun özelliğini değiştirmek veya çamur yaşı gibi işletme parametrelerini değiştirmek kirlenmeyi önlemede kalıcı çözümler üretmemektedir. Kirlenmenin meydana geldiği membran malzemesinin kirlenmeye karşı dayanıklılıklarının arttırılması uygulamada daha pratik bir çözüm sağlamaktadır. *Bu çalışma TUBİTAK-ÇAYDAG 111Y095 nolu proje kapsamında gerçekleştirilmiştir. Referanslar [1] I. Pinnau and B. D. Freeman, Formation and Modification of Polymeric Membranes: Overview, In Membrane Formation and Modification, ACS Symposium Series, American Chemical Society, Washington, DC, 1999 [2] Ng, L. Y., Mohammad, A. W., Leo, C. P., Hilal, N., Polymeric membranes incorporated with metal/metal oxide nanoparticles: A comprehensive review, Desalination xxx, xxx–xxx (2010). [3] Wang, X. M., Li, X. Y., Shih, K., In situ embedment and growth of anhydrous and hydrated aluminum oxide particles on polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes, Journal of Membrane Science, 368, 134–143 (2011). [4] Lijima, S., Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, 354, 56-58, 1991. [5] Qiu, S., Wu, L., Pan, X., Zhang, L., Chen, H., Gao, C., Preparation and properties of functionalized carbon nanotube/PSF blend ultrafiltration membranes, Journal of Membrane Science 342, 165–172 (2009). Perfloroalkil Ve Hidrokarbon Sivi Zincir Uzunluklarinin Kopolimer Yüzeylerin Oleofobik Davranışları Üzerine Etkisi C. Elif ÖZEN CANSOYa ve Uğur CENGİZ b a Piri Reis Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Birimi, İstanbul, Türkiye ecansoy@pirireis.edu.tr b Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Çanakkale, Türkiye ucengiz@comu.edu.tr Yüzeylerin ıslanabilirliklerinin kontrolü endüstriyel birçok uygulama için oldukça önemlidir ve son yıllarda ilgi çeken araştırma konuları arasında yer almaktadır. Katı bir yüzeyin ıslanabilirliği direkt yöntemlerle ölçülememekte ve indirekt olarak denge, ilerleyen ve gerileyen temas açılarının ölçülmesiyle karakterize edilmektedir. İdeal yani düz yüzeylerde ölçülen denge, ilerleyen ve gerileyen temas açıları birbirine eşittir. Yüzeyin kimyasal olarak heterojen veya pürüzlü olması ölçülen temas açılarının birbirinden farklı çıkmasına neden olmaktadır ve ilerleyen ve gerileyen temas açıları arasındaki fark “temas açısı karmaşası” olarak adlandırılmaktadır. Temas açısı karmaşası yüzeyin kimyasal heterojenliğinin ve pürüzlülüğünün bir ölçüsüdür 1. Düşük yüzey gerilimine sahip sıvılara (örneğin yağ damlaları; oktan, dekan vs) karşı itici özellik gösteren yüzeyler “süperoleofobik” olarak adlandırılırlar. Süperoleofobik yüzeyler üzerinde yağ damlaları 150° ve daha yüksek temas açısı değeri verirler, bu tip yüzeylerin temas açısı karmaşası değerleri de oldukça küçüktür. Süperoleofobik yüzeylerin sentezi düşük yüzey gerilimli sıvılarla katı yüzey arasında adezyon kuvvetli 2-4 olacağından oldukça zordur . Bu çalışmada, hidrokarbon sıvı zincir uzunluğu ve ayrıca perfloro alkil içeriği ile yüzeylerin oleofobiklikleri arasındaki ilişki araştırılmıştır. Bu amaçla kütlece farklı %’lerde perfloroetil alkil metakrilat (Zonyl-TM) içeren perfloroetil alkil metakrilat-metil metakrilat p(Zonyl-TM-ran-MMA) kopolimerleri sentezlenmiş ve bu yüzeyler üzerinde oktan, dekan, tetradekan ve hekzadekan gibi farklı zincir uzunluklarına sahip hidrokarbon sıvılarının temas açısı ölçümleri yapılmıştır. p(Zonyl-TM-ran-MMA) kopolimerlerinin hidrokarbon sıvıları tarafından ıslatılabilirliklerinin kopolimer bileşimindeki perfloroetil alkil metakrilat miktarına oldukça bağlı olduğu bulunmuştur. Ayrıca, temas açısı ölçümünde kullanılan hidrokarbon sıvılarının zincir uzunluklarındaki artışın kopolimer yüzeylerde ölçülen temas açısı değerlerini arttırdığı bulunmuştur. Düşük zincir uzunluğundaki sıvılar (örneğin oktan ve dekan), kopolimer yüzeyler üzerinde kuvvetli adezyon gösterdikleri için temas açısı değerleri de küçüktür. Yüzeylerde hesaplanan temas açısı karmaşası değerlerinin sıvı zincir uzunluğu ve ayrıca kopolimerin kütlece perfloroetil alkil metakrilat içeriğine bağlı olarak değiştiği de ayrıca bulunmuştur5. Referanslar 1. H.Y. Erbil, Surface Chemistry of Solid and Liquid Interfaces, Blackwell Publishing, Oxford, UK, 2006. 2. A. Tuteja, W. Choi, M. Ma, J.M. Mabry, S.A. Mazzella, G.C. Rutledge, G.H. McKinley, R.E. Cohen, Designing superoleophobic surfaces, Science 318 (2007), 1618–1622. 3. M. Nicolas, F. Guittard, S. Geribaldi, Synthesis of stable super water and oil repellent polythiophene films, Angew. Chem. Int. Ed. 45 (2006) 2251– 2254. 4. U. Cengiz, M.Z. Avci, H.Y. Erbil, S.A. Sarac, Superhydrophobic terpolymer nanofibers containing perfluoroethyl alkyl methacrylate by electrospinning, Appl. Surf. Sci. 258 (2012) 5815–5821. 5. C.E. Cansoy, U. Cengiz, The effect of perfluoroalkyl and hydrocarbon liquid chain lengths on oleophobic behaviors of copolymer surfaces, Coll. Surf. A: Phys. And Eng. Asp. 441 (2014) 695-700. Piri Reis’in Dünya Haritası’nın 500. Yıldönümünde (UNESCO, 2013) Piri Reis, Denizlerimiz ve Denizbilim Tarihi Emin ÖZSOY* Institute of Marine Sciences, Middle East Technical University, Mersin, Turkey * e-mail address: ozsoy@ims.metu.edu.tr Özet. UNESCO tarafından kutlama ve anma yılı olarak tanınan Piri Reis’in Dünya Haritası’nın 500. yıldönümünde, bölgemizde denizin kullanımı ve denizbilimin öncüleri ve tarihçesi tanıtılmakta, tarihten geleceğe uzanan perspektifte ele alınmaktadır. Anahtar Kelimeler: Piri Reis, Marsili, Akdeniz, Karadeniz, denizbilim ESKİ DÜNYA DENİZLERİ VE ORTA ÇAĞ’DA BİLİM Eski dünya uygarlıkları Akdeniz, Marmara Denizi, Karadeniz ve Hazar Denizi’ni içeren ara bölgede gelişmiştir. Avrupa, Asya ve Afrika kıtaları ile Atlas ve Hint Okyanusları arasındaki deniz ve kara iklimlerinin bütününe sahip bu bölgeye ‘Eski Dünya Denizleri’ bölgesi demek uygun düşmektedir. Nüfusu artan eski dünyada yeni doğal kaynaklara ve ticaret olanaklarına kavuşmak için yapılan seyahat ve fetihler, Okyanus’un keşfine yol açmıştır. Haçlı seferlerinden beri kültürel ve maddi zenginliği ilgi çeken doğu dünyası hakkındaki bilgiler Hristiyan Avrupa’da rağbet bulmuş, 13. yüzyılda Marco Polo’nun uzak doğu’ya seyahati bu ilgiyi artırmıştır. 1453’te İstanbul’un fethi batıdaki toplumlara büyük etki yapmış, ve İpek Yolu ticaretini kontrol eden Osmanlı’yı atlayarak Asya’ya ulaşmak için alternatif deniz yolları aranmıştır. Hint ülkesini arayan Kristof Kolomb (Cristoforo Colombo) 1492’de Amerika’ya ulaşmıştır. Bundan önce 1474’te Sakız Adası’na yaptığı seferde ve diğerlerinde Akdeniz’in rüzgar ve akıntı sistemleri üzerinde deneyim kazanmıştır. Orta Çağ’ın en güçlü devleti olan Osmanlı Devleti (Seydi, 2007), İpek Yolu’nun kontrolü için deniz hakimiyetinin taşıdığı önemi kavramıştır. 15. Yüzyıldan itibaren ortaya çıkan Isolario‘larda (ada kitapları), Akdeniz yolculuklarında derlenen, adalar, kale ve şehirlerle, uzaklıklarla ilgili bilgiler, haritalar, halk kıyafetleri ve adetlerinin resimleri bulunur (Harley ve Woodward, 1987) ve seyahatler çoğunlukla İstanbul’da sonlanırdı. 15. Yüzyılda hristiyan Avrupa’da Roma ve Doğu Roma (Bizans) eski topraklarına duyulan ilgi, 16 ve 17’nci yüzyıllarda ise Osmanlı ile Venedik Cumhuriyeti ve Habsburg İmparatorluğu arasındaki siyasi ve ticari rekabet, bu literatürün artışını açıklamaktadır. Orta çağdaki üstün güce rağmen kitap basımında geç kalan Osmanlı İmparatorluğu hakkında, Avrupa’da 15. ve 17. Yüzyıllar arasında basılan kitap sayısı, o tarihlerde yeni keşfedilen Amerika hakkındaki kitaplardan iki misli daha fazladır (Atkinsons, 1935). Yazımından bir yüzyıl sonra basılan Isolario’da Gilles (1561), 5. Yüzyılda yaşamış Byzantion’lu Dionysios’un Anaplous Bosporou adlı eserine dayanarak, İstanbul Boğazı’nın tarihin yükünden etkilenmemiş, dokunulmamış doğal güzelliğine dikkat çekmiştir. Karadeniz’den güneye doğru olan yüzey akıntısının Sarayburnu (Byzantion) çıkıntısına çarpıp İstanbul Halici‘ne (Keras) girmesi ile Palamut sürülerinin de burada kolaylıkla avlandığı belirtilmiştir, ki bunun tarihsel olarak bölgeye zenginlik katan balık ticaretinin önemli bir kaynağı olduğu bilinmektedir (Bursa, 2010; Tekin, 2010). Tarif edilen Beşiktaş güneyindeki akıntı çevrimi dışında, Çengelköy, Bebek-Akıntıburnu (Şeytan akıntısı), Yeniköy, Beykoz, Umuryeri ve Büyükdere gibi koylarda oluşan çevrimler ve ters akıntılar ile daralma bölgelerinde oluşan hızlı akımlar bugün de gemi kazalarının başlıca nedenlerindendir. Aynı kaynaklarda anlatılan İstanbul Boğazı’nda derindeki ters yönlü akıntılar ise, balıkçıların deneyimleriyle aslında çok önceden bilinmektedir ve 6. Yüzyılda Procopius tarafından kaydedilmiştir (Gill, 1982; Deacon, 1982; Korfmann and Neumann, 1993). PİRİ REİS (1465–1554) Piri Reis (1465–1554), Osmanlı İmparatorluğu’nun altın çağında, Akdeniz’den Hint Okyanusu’na ulaşan deniz gücüne ve bilgi dağarcığına önemli katkılarda bulunan büyük denizcilerden biri olmasına rağmen, ileri yaşında Kahire’de hapsedilmiş ve boynu vurulmuştur. Kolomb’un Amerika haritası ile bilgi parçalarını birleştirerek elde etmeyi başardığı ve sadece batı yarısı günümüze ulaşmış olan 1513 tarihli meşhur dünya haritası, Amerika, Grönland ve Antarktika dahil o tarihte bilinen kara ve denizlerini hayret uyandırıcı bir doğrulukla gösterir. Piri Reis’in meşhur haritasının yanı sıra Akdeniz ve Karadeniz (Eski Dünya Denizleri) ile kuzey Avrupa denizlerini gösteren haritası modern bir atlastan çıkmış gibidir (Şekil 1). 1521’da yazdığı ve 1524’te Sultan Süleyman’a hediye ettiği Kitab-ı Bahriye, batıdaki Isolario geleneğinde olduğu gibi, pek çok liman ada vs. için ayrıntılı coğrafi bilgileri ve toplam 290 adet haritayı içerir; akıntı ve dalgalar, sığlık ve geçitler, demir alanları ve yıldızlarla seyir yöntemleri hakkında batıdaki benzerlerinden belki de daha ayrıntılı bilgiler verir, ayrıca Kolomb ve Vasco de Gama’nın keşiflerine de atıfta bulunur. Şekil 1. Piri Reis’in Eski Dünya Denizleri bölgesi haritası. Piri Reis’in Kitab-ı Bahriye’sinde göze çarpan en şaşırtıcı gerçek ise, gelgit devirlerinin ayın hareketlerine bağlı olduğu gerçeğini gözlemleyerek kaydetmiş olmasıdır (Ülkekul, 2009). Ayın birinci periyodunda gelgit akıntılarının artarak ikincisinde azaldıkları Tunus’ta Gabes Körfezi, Cerbe adasında yapmış olduğu gözlemleri arasındadır (Zaimeche, 2002; Ülkekul, 2009). Bugünkü bilgiler, Akdeniz’in tümünde gelgitlerin en fazla 40-50 cm genlikte olmasına karşın, Gabes Körfezi’nde, özellikle Cerbe adası yakınında, tüm Akdeniz’deki en büyük su seviyesi değişimi olan 2 metre genliğe ulaştığını göstermiştir (Şekil 2). Burada, yerel bir rezonans sonucunda, 6 saatlik (ebb / flood) gelgit döngüsü ve gelgit eşitsizliği de denilen (spring / neap) gelgitleri daha büyük genliğe sahip olduğu için kolay gözlemlenebilmektedir (Sammari ve diğ., 2006). Piri Reis’ten çok sonra yaşayan Galileo Galilei (1564-1642), 1616’da ayın etkisinin anılmadığı dünya merkezli bir gelgit teorisi ortaya koymuştur. Galileo, çağdaşı Kepler’in (1571-1630) gelgitlere ayın neden olduğu yönündeki görüşünü yararsız bularak reddetmiştir. Gelgitlerin dünya ve ayın birlikte yarattıkları yerçekimi etkileri ile oluştuğu, çok sonra, 1778’de Pierre-Simon Laplace (1749-1827) tarafından geliştirilen kuramla açıklanabilmiştir. Şekil 2. Sicilya Boğazı ve Gabes Körfezi’nde M2 gelgiti harmonik genlikleri (5 cm aralıkla, noktalı çizgiler) ve UT referanslı faz aralıkları (derece, kesik çizgiler). (Sammari ve diğ., 2006). LUIGI FERDINANDO MARSILI (1658-1730) Bugünkü anlamıyla oşinografi veya deniz-biliminin temeli, genç bir bilimci olarak Venedik elçisiyle birlikte İstanbul’a gelen Luigi Ferdinando Marsili tarafından 1679-1680 yıllarında, İstanbul Boğazı’nda atılmıştır. Marsili (1681), Galileo’nun mirası olan ‘bilimsel yöntemi’ ilk kez kullanarak ‘denizin ölçülebilirliğini” kanıtlamış, geminin yolu üzerinde ve İstanbul Boğazı’nda yoğunluk, akıntı ölçümleri ve daha sonra Roma’da gerçekleştirdiği deneyle, boğaz akımlarının fiziksel nedenlerini açıklamayı başarmıştır. İstanbul Boğazı’nda alt ve üst tabakalarda ters yönlerde olan iki tabakalı akım Marsili tarafından kanıtlandıktan tam üç yüzyıl sonra bilimsel literatürde yerini bulabilmiş, geçen yüzyılın başında Möller (1928) tarafından yapılan ölçümlerle gösterilmiştir. Öte yandan ülkemizde önceki yıllarda yapılan araştırmalar yetersiz kaldığı için deniz-bilim araştırmalarının başladığı 1980’lere kadar konuya şüpheyle yaklaşılmış, son yarım yüzyılda gözlemler ve model sonuçları ile kanıtlanmıştır (Ünlüata ve diğ., 1990; Özsoy et al., 2001; Sözer, 2013). DENİZ-BİLİM VE UYGARLIK Roma İmparatorluğu’nun Akdeniz için kullandığı ‘Mare Nostrum’ (bizim denizimiz) iddiası, Roma’nın mirasçısı olduğunu iddia eden İtalyan faşizmince kullanılmak istenmiştir. Osmanlı İmparatorluğu, altın çağında Akdeniz’i bir ‘Türk gölü’ olarak sahiplenmiştir. Günümüzde ise çevresinde yaşayan bütün halkların ortak mirası olan Akdeniz medeniyeti (ör. Braudel, 1996), eski dünya kültürünün bütünleyici bir parçasıdır. Önceki uygarlıkları özümseyerek, “Akdeniz’e bir kısrak başı gibi uzanan” ülkemizin ve çevre denizlerimizin değerini bilebilmemiz için, ortak medeniyetin ve bilimin içindeki yerimizin gösterilmesi ve toplumca algılanması gerekir. Oysa, Montreaux, Barcelona ve Bükreş Sözleşmelerine aykırı Kanal İstanbul çılgınlığı ile kendi denizlerimizi ve çevre güvenliğini bu kadar rahat elden çıkarır, kendi denizlerimize ilgi gösterilmediği için ülkenin gereksinimi olan deniz-bilim strateji ve politikasını, deniz yönetişimini oluşturamazken, üstelik bir de son zamanlarda pompalanan Antarktika macerasına kapılmanın haklarımızı savunmayı daha da zorlaştıracağı öngörülebilir. Bunlar apayrı tartışmaların konularıdır; burada Piri Reis’e ve deniz-bilime haksızlık etmemek için kısaca değinilmiştir. Toplumca haklarımızı savunmak ise ancak bilimi ve medeniyeti sahiplenmek ve paylaşmakla olanaklıdır. KAYNAKLAR [1] Atkinsons, G. (1935). Les nouveaux horizons de la renaissance francaise, Geneve, Droz, 1935. [2] Braudel, F. (1996). The Mediterranean and the Mediterranean World in the Age of Philip II, University of California Press. [3] Bursa, P. (2010). Antikçağ’da Anadolu’da Balık ve Balıkçılık, Türk Eskiçağ Bilimleri Enstitüsü Yayınları, 28, 60s. [4] Deacon, M. (1982). Modern Concepts of Oceanography, Hutchinson Ross, 385 s. [5] Gill, A. E. (1982). Atmosphere-Ocean Dynamics, Academic Press, 662 s. [6] Gilles, P. (1561). De Bosporo Thracio, book 3, Leuven, Gulielmum Rouillium. [7] Harley, J. B. ve D. Woodward (editörler), (1987). The History Of Cartography, Cartography in Prehistoric Ancient, and Medieval Europe and the Mediterranean, V. 1, The University of Chicago Press, 656 s. [8] Korfmann, M. ve J. Neumann, Subsurface countercurrent in the Bosporus already known to 6th century A. D. Byzantine fishermen, Ocean Dynamics,189-190, 1985. [9] Marsili, L. F. (1681). Osservazioni Intorno al Bosforo Tracio overo Canale di Constantinopoli, Rappresentate in Lettera alla Sacra Real Maestá Cristina Regina di Svezia da Luigi Ferdinando Marsigli. Nicoló Angelo Tinassi, Roma. [10] Möller, L. (1928). Alfred Merz’ hydrographische Untersuchungen im Bosphorus und Dardanellen. Veröffentlichungen des Instituts für Meereskunde an der Universität Berlin, 18 (Neue Folge A), 284. [11] Pinardi, N. (2009). Misurare il mare. Luigi Ferdinando Marsili nell'Egeo e nel Bosforo 1679-1680, Bononia University Press (collana Grandi opere), 83 s. [12] Sammari, C., Koutitonsky, V. G., and M. Mahmoud (2006). Sea level variability and tidal resonance in the Gulf of Gabes, Tunisia, Continental Shelf Research, 26(3), 338-350. [13] Seydi, S. (2007). An Outline of 2000 Years of Turkish History, Ministry of Culture and Tourism of the Republic of Turkey, 128 s. [14] Soffientino B. and M. E. Q. Pilson (2005). The Bosphorus Strait. A Special Place in the History of Oceanography, Oceanography, 18(2), 16-23. [15] Sözer, A. (2013). Numerical Modeling of the Bosphorus Exchange Flow Dynamics, Institute of Marine Sciences, Middle East Technical University, Erdemli, Mersin, Turkey (Doktora tezi). [16] Tekin, O. (2010). Eskiçağ’da İstanbul’da Balık ve Balıkçılık, Arkeoloji ve Sanat Yayınları, 72 s. [17] Tolmazin, D., (1985). Changing Coastal Oceanography of the Black Sea, II. Mediterranean Effluent, Prog. Oceanogr., 15, 277-316. [18] Ülkekul, C. (2009). Türk Seyir, Hidrografi ve Oşinografi Çalışmalarının 1909 Öncesi Tarihi, Seyir, Hidrografi ve Oşinografi Dairesi Başkanlığı, 146 s. [19] Ünlüata, Ü., Oğuz, T., Latif, M. A., and E. Özsoy, (1990). On the Physical Oceanography of the Turkish Straits, in: The Physical Oceanography of Sea Straits, L. J. Pratt (editor), NATO/ASI Series, Kluwer, Dordrecht, 2560. [20] Zaimeche, S. (2002). Piri Reis’s World Maps and Kitab-ı Bahriye (the Book of Sea Lore), Foundation of Science, Technology and Civilization, Manchester, UK, 11 s. Sıvı damla rezonatör temelli optofluidik mikrolazerler Alper KİRAZ Fizik Bölümü, Koç Üniversitesi, Rumelifeneri Yolu, 34450 Sarıyer, İstanbul Sıvı damlalar arayüz enerjilerini minimize etme eğilimlerinden dolayı havada ya da çözünmedikleri başka sıvılarda hemen hemen küresel şekiller alırlar. Pürüssüz yüzeyleri de düşünüldüğünde bu tür diyelektrik küreler fısıldayan galeri modları (FGMler) dediğimiz optik rezonansları barındırırlar. FGM’ler sahip oldukları yüksak kalite faktörleri ve düşük hacimleri nedeniyle doğrusal olmayan optik etkilerin kolaylıkla gözlenmesine olanak tanır. Bu sunumda son zamanlarda mikrodamlaları kullanarak geliştirdiğimiz değişik optofluidik mikrolazerleri anlatacağım. Sonuçlarımız üç alt başlıkta toplanabilir: a) Optik cımbızlama ile manipüle edilebilen optofluidik mikrolazerler: Sıvı içerisindeki emülsiyon mikrodamlalarını ya da havadaki aerosol mikrodamlalarını optik cımbızlama ile manipüle ederken aynı zamanda bu mikrodamlalardan lazer ışıması elde ettik. b) Optik esnetme ile spektral olarak taranabilen optofluidik mikrolazerler: Mikrofluidik kanal içinde bulunan iki fiber optik kablo ile kurduğumuz çift hüzmeli optik tuzakta emülsiyon mikrodamlalarını sabitledik. Bu mikrodamlaları optik esnetme ile esneterek onlardan elde ettiğimiz lazer ışımasının spektral olarak taranmasını gösterdik. c) Mikrodamla temelli biyolojik lazerlerin: Süperhidrofobik yüzek üzerindeki mikrodamlaların içine sarı ışıyan proteinin sulu solüsyonunu ya da sarı ışıyan protein sentezleyen E-Coli bakterilerini yerleştirdik. Her iki durumda da lazer ışıması elde ettik. Elde ettiğimiz bu sonuçların yeni biyo-sensörlerin ve biyolojik olarak programlanabilen fotonik aygıtların geliştirilmesine ön ayak olmasını bekliyoruz. Bulk Liquid Structure Calculations of ZnSe Sedat ŞENGÜL, Hülya KES, Serap ŞENTÜRK DALGIÇ * Trakya University, Department of Physics, Balkan Campus 22030- Edirne-TURKEY * e-mail address: serapd@trakya.edu.tr In this study, the liquid structure of ZnSe has been obtained by Tersoff type semiemprical model potential employing with the Variational Modified Hypernatted Chain (VMHNC) liquid state theory [1]. The Tersoff potential developed for ZnSe in zinc blende structure by empirical fitting to the solid state properties has been applied to obtain the atomic ordering in ZnSe near their melting using the integral equation theories. The pair and total distribution functions and static structure factors have also calculated at different temperatures. The predicted results have compared with those obtained by molecular dynamics simulations determined in our previous work [2]. The temperature dependence of the local structure changes of liquid ZnSe will be discussed by comparison the methods used in this work. References [1] H. Kes, S. Senturk Dalgic and S. Dalgic, J. Optoelectronics and Advanced Materials, 7, 2047 (2005). [2] S. Sengul, S. Senturk Dalgic, J. Optoelectronics and Advanced Materials, 13, 1542 (2011). Aşırı Soğuk Atomik Gazlarda Lokalizasyon Etkileri Serpil CIKITa, Serpil SUCUb, Zehra AKDENİZ c Haliç Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, serpilcikit@halic.edu.tr b Trakya Üniversitesi, Edirne, Türkiye, serpilardali@yahoo.com c Piri Reis Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, zehra.akdeniz@pirireis.edu.tr a Bir boyutlu düzensiz bir sistemde düzensizliğin delta ilişkilendirilmiş olduğu herhangi bir enerjide Anderson lokalizasyonunun ortaya çıktığı bilinir. Fakat belirli bir kısa mesafe korelasyonu verildiğinde özdurumlar için delokalizasyon ortaya çıkabilir. Bu RDM’de meydana gelir. RDM bir örgü sitelerinin ɛa ve ɛb olarak işaretlendiği ve ɛb enerji sitesinin çifter ya da dimer grupları olarak ortaya çıktığı bir modeldir. Aynı olay RDM’in ikiz eşi ɛb enerjili örgü sitelerinin komşu olarak asla ortaya çıkmadığı DRDM’ de ortaya çıkar Bu model, DNA gibi belli biopolimerlerde ve ağır damlacıklı polyacetylene ve polyaniline gibi iletken polimerlerin bir kısmında metal-yalıtkan geçişine yol açan mümkün mekanizma olması için önerilmiştir. Günümüzde delokalize elektronik durumların kanıtı bir random-dimer GaAs-GaAlAs süperlatisinde deneysel olarak tartışılmaktadır. Son zamanlarda bir RDM akustik dalgaların delokalizasyonunu tartışmak için önerilmiştir. Yaptığımız bu çalışmada bir boyutlu optik örgü potansiyelinde bozon( 87Rb)bozon(41K) atomlarının karışımının Bose-Einstein yoğunlaşması incelenmiştir. Kısa mesafe ilişkilendirilmiş düzensiz sistemin durumu sıkı-bağlılık BoseHubbard Hamilton fonksiyonu ile belirlenmiş ve sistemin durum yoğunluğu ve yerelleşme özelliklerinin belirlenmesinde Green Fonksiyonları kullanılmıştır. Sistemin faz diyagramının belirli bir bölgesi için site enerjileri değiştirilerek sistemin durum yoğunluğu ve yerelleşmesi incelenmiş ve saçılma uzunluklarının değiştirilmesiyle elde edilen sonuçlarla[1] karşılaştırması yapılmıştır. Referanslar [1] SCHAFF J. F., AKDENİZ Z., VİGNOLO P., 2010, Localization and delocalization transition in ultracold atomic mixtures, Phys. Rev. A 81, 041604(R) A New Interatomic Potential for Cu-Ni Alloys and Its Applications: Thermodynamical Properties of Cu-Ni Alloys a* b, c Berk ONAT , and Sondan DURUKANOĞLU a Informatics Institute, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, 34469, İstanbul Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabancı Üniversitesi, Orhanlı, Tuzla, 34950, İstanbul c Nanotechnology Research and Application Center, Sabancı Üniversitesi, Orhanlı, Tuzla, 34950, İstanbul * e-mail address: berk.onat@be.itu.edu.tr b We have developed a new semi-empirical and many-body type model potential to investigate static and dynamic properties of Cu-Ni alloys. The formalism is based on the embedded atom method with improved optimization techniques. To test the potentials, we calculated phonon dispersions of bulk Ni, Cu and its alloys and found that the results are consistent with the outcome of the experiments. In addition, we investigated the effect of temperature dependent vibrational thermodynamical properties of Cu-Ni alloys with both disorder and order phases in fcc structures to further test the potential transferability to high temperature applications. Vibrational thermodynamic functions are determined within the harmonic approximation of lattice dynamics and the vibrational densities of states are calculated using real space Green's function technique. Our results for enthalpy, free energy, heat capacity and entropy of ordered/disordered Cu-Ni alloys will be presented with the experimental findings and the lattice dynamic contributions to thermodynamical functions will be discussed. Growth of Cu-Ni Nanostructures on Cu(111): A Molecular Dynamic Study a b, c* Berk ONAT , and Sondan DURUKANOĞLU a Informatics Institute, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, 34469, İstanbul Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabancı Üniversitesi, Orhanlı, Tuzla, 34950, İstanbul c Nanotechnology Research and Application Center, Sabancı Üniversitesi, Orhanlı, Tuzla, 34950, İstanbul * e-mail address: sondan@sabanciuniv.edu b We have studied energetics and growth mechanisms on nanostructures both using molecular dynamic simulations and total energy calculations to understand the nature of Ni and Cu growth on Cu(111) surface. The interactions between the atoms in the systems are defined using a many-body type potential developed for Cu-Ni alloys within the EAM formalism. Our simulations on Cu-Ni systems with mono/double-layer Ni islands on Cu(111) show that Cu atoms could migrate to Ni islands and decorate the bottom and even the upper layer of Ni islands. Furthermore, we find that the formation of the islands is governed by the nature of the decoration process. From total energy calculations we also discuss the governing diffusion mechanisms for the formation of Cu-Ni islands on Cu(111). An upper-bound on the discontinuity at the nematicsmectic A transition in octylcyanobiphenyl (8CB) liquid crytals: A high-resolution birefirngence study a a, b c c c H. ÖZBEK , M. C. ÇETINKAYA , S. YILDIZ , P. Losada-PÉREZ , J. LEYS , c and J.THOEN a Department of Physics, Istanbul Technical University, 34469 Maslak, Istanbul, Turkey b Piri Reis University, 34970 Tuzla, Istanbul, Turkey c Laboratorium voor Akoestiek en Thermische Fysica, Departement Natuurkunde en Sterrenkunde, KU Leuven, 3001 Leuven, Belgium. Although the nematic-smectic A (N-SmA) transition in liquid crystals (LCs) has been extensively studied up to now, it has still been quite controversial [1]. It is well known that, without any long-range positional order, the N phase is characterized by long-range orientational order, while in the SmA phase, in addition to long-range orientational order, one-dimensional layering structure occurs. Thus this layered structure can be described by a two-component complex order parameter signaling that the N-SmA transition should belong to the three-dimensional (3D) XY universality class. However, the experimental results to date have not established a clear case of 3D XY universality, since the situation is quite complicated due to coupling between the N and the SmA order parameters and their fluctuations as well. Experimentally, non-universal effective critical exponents and anisotropic correlation length divergences have been observed [1]. It was shown by de Gennes [2] that owing to the coupling between the N and SmA order parameters, a crossover behavior from second order transition up to a tricritical point, beyond which the N-SmA transition is of first order is seen. The N-SmA transition is of second order for wide N range (weak coupling), while the N range is narrow (strong coupling) the transiton is of first order. Subsequently, it was predicted by Halperin, Lubensky and Ma (HLM) [3] that the coupling between the SmA order parameter and the N director fluctuations should make the N-SmA transition always first order, although the latent heats involved might be very small. The HLM fluctuation-induced firstorder character of the N-SmA transition has been experimentally evidenced from the analysis of the latent heat data of binary mixtures of several LCs obtained by adiabatic scanning calorimetry (ASC) [4-6]. Of particular relevance is the case of pure 8CB LC with an estimated HLM contribution substantially smaller than the upper limit for the latent heat L = 1.4 J kg-1 from ASC [7]. The entropy discontinuity for 8CB reported by Yethiraj et al. [8] was one order of magnitude larger than the ASC upper limit [7] and the HLM value [4]. On the other hand Lelidis [9] reported for 8CB a birefringence-derived discontinuity in the N order parameter of 0.01 corresponding with a latent heat more than one order of magnitude larger than the ASC and the HLM results. In view of the above inconsistences our aim is here to revisit the problem by carrying out new high-resolution birefringence measurements near the N-SmA transition of 8CB LC. Within the experimental resolution we find that the SmA-N phase transition is continuous [10]. For a possible discontinuity in the N order parameter S(T) at TAN we obtain an upper limit of 0.0002, which is substantially smaller than other estimates in literature [8,9], but consistent with the values of 0.00008 derived from the upper limit of the latent heat from ASC, which is consistent with the HLM theory [10]. The temperature derivative of S(T) exhibits a power law divergence with a critical exponent that is consistent with the value α = 0.31±0.03 for the specific heat capacity obtained by ASC [7]. [1] C.W. Garland and G. Nounesis, Phys. Rev. E 49, 2964 (1994). [2] P.G. de Gennes, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 21, 49 (1973). [3] B.I. Halperin, T.C. Lubensky, and S.K. Ma, Phys. Rev. Lett. 32, 292 (1974). [4] M.A. Anisimov, P.E. Cladis, E.E. Gorodetskii, D.A. Huse, V.E. Podneks, V.G. Taratuta, W. van Saarloos, and V.P. Voronov, Phys. Rev. A 41, 6749 (1990). [5] G. Cordoyiannis, C.S.P. Tripathi, C. Glorieux, and J. Thoen, Phys. Rev. E 82, 031707 (2010). [6] C.S.P. Tripathi, P. Losada-Pérez, J. Leys, G. Cordoyiannis, C. Glorieux, and J. Thoen, Eur. Phys. J. E 35, 54 (2012). [7] J. Thoen, H. Marynissen, and W. Van Dael, Phys. Rev. A 26, 2886 (1982). [8] A. Yethiraj and J. Bechhoefer, Phys. Rev. Lett. 84, 3642 (2000). [9] I. Lelidis, Phys. Rev. Lett. 86, 1267 (2001). [10] M. C.Cetinkaya, S. Yıldız, H. Özbek, P. Losada-Perez, J .Leys, and J. Thoen, Phys. Rev E 88 042502 (2013) The Levantine Sea Coupled Modeling and Forecasting Experience * Emin ÖZSOY , Ali AYDOĞDU, Hazem NAGY, Adil SÖZER and Murat GÜNDÜZ Institute of Marine Sciences, Middle East Technical University, Mersin, Turkey * e-mail address: ozsoy@ims.metu.edu.tr Abstract. The complex, multi-scale dynamics of the Mediterranean Sea gives fascination to oceanographers trying to understand and predict its short or long-term behavior. Eddies, jets, meanders, wind driven currents, topographic / continental shelf waves, inertial / internal / gravity waves and sea-level oscillations add significant time and space dependence to the basic circulation exemplified by the satellite SST and chlorophyll fields. Confirmation of these features of the Levantine Basin circulation elaborated by long-term experiments and modeling is used to make short-term operational simulations of the Mediterranean Forecasting System. Keywords: Eddies, jets, currents, Levantine basin, Mediterranean. INTRODUCTION In the Levantine Basin (area east of the Cretan Passage) of Mediterranean Sea (Fig.1), the only wide continental shelf areas to speak of are those adjoining the Nile river and the Mersin and İskenderun Bays of the Cilician Basin (area between Cyprus and Turkey) in the northeast. Perennial rivers Göksu, Lamas, Tarsus, Seyhan, Ceyhan and Asi, in this region plus some smaller rivers account for a total fresh water flux of 27km3/yr, much greater than the present discharge 3 of the Nile (presently estimated to be about 16 km /yr [1]), constituting one of the rare regions of freshwater influence (ROFI) supporting active shelf ecosystems in contrast with the oligotrophic deep sea. A sea-breeze system is superposed on westerly winds in summer. Storms steered by steep mountain ranges but intercepted by valleys often lead to local gale force winds during the rainy and mild winters [2]. FIGURE 1. Major current systems of the Mediterranean Sea [4]. OBSERVATIONS Contrary to the mean cyclonic circulation proposed earlier in the Levantine Sea, the combined data of the international program Physical Oceanography of the Eastern Mediterranean (POEM) in the 1985-95 period showed for the first time a Mid-Mediterranean Jet that bifurcated several times, forming the AsiaMinor current following the Turkish coast, the complex anticyclonic circulations of the Mersa Matruh and Shikmona gyres to its south, interspersed with cyclonic and quasi-permanent anticyclonic long-lived eddies circulating around the basin with the mean currents and transporting water masses such as AW and LIW in deep eddy structures (Fig. 2) [4-7]. FIGURE 2. (a) The surface circulation in the first POEM experiment 1986, (b) a west-east cross-section approximately along the 36.5°N latitude in June 1987 showing water masses transported by eddies [4,7]. Modeling AND FORECASTING Following the demands of an earlier generation models of the circulation dynamics of the Mediterranean Sea and its sub-basins, integration on European / international scale was achieved by the Mediterranean Forecasting System (MFS) providing data at open boundaries and common hydro-climatic forcing for the whole basin with nested models of many sub-domains. The Cilician Basin (CIL) and Northern Levantine (NLEV) operational forecast models have been developed, initially based on the Princeton Ocean Model (POM) [8] and recently on the Regional Ocean Modeling System (ROMS), published at http://linuxserver.ims.metu.edu.tr/. The NLEV forecast model domain currently covers the Turkish Mediterranean coast (35.12-36.93ºN, 28.15-36.25ºE) with fine scale horizontal grid resolution of x = y = 1.35 km and 30 vertical s-levels, nested in the MFS Aegean Levantine Regional Model (ALERMO) and the Athens University SKIRON system providing atmospheric fields to determine interactive surface fluxes of mass, heat and momentum. The fine scale model bathymetry was generated from UNESCO bathymetric data, smoothed with a selective filter to make r=ΔH/(2H)<0.2 (where H is the depth) between adjacent grids and 10 rows of grids at open boundaries imitating the bathymetry of the coarse grid. The Generic Length-Scale (GLS) turbulence scheme is used in the model, with MPDATA advection for scalars, third-order upstream horizontal and fourth-order vertical advection of momentum, and selectable Smagorinsky lateral diffusivity and viscosity on geopotential surfaces. The 2d Flather (momentum) and Chapman (free surface) boundary conditions with 2d and 3d radiation and 3d nudging of momentum, temperature, salinity are applied at the open boundaries. The external and internal integration time steps typically are Δte=3 s and Δti=60 s respectively, and other model constants are: horizontal mixing coefficients Am= 2 -4 2 Ah=200 m /s, background vertical mixing coefficients Km=Kh=Ks=2x10 m /s respectively for momentum, heat, salt and bottom roughness parameters z0=0.01, Cb,min=0.0025. In continuing work, coupled simulations with a nitrogen based ecosystem model [9] have been added in the ROMS system based on the original NLEV model configuration, including the riverine water and nutrient fluxes to the coastal ocean (Fig.3). The coupled model has been developed with nesting in the OPABFM Mediterranean coupled model [10] and has been used to test climate scenarios comparing two 5-year slices 1996-2001 and 2030-2035. A coastal observation network concurrent with marine and atmospheric modeling (http://linux-server.ims.metu.edu.tr/) supports the system for calibration / validation as illustrated in Fig. 4 (further details can be found at http://gnoo.bo.ingv.it/myocean/calval/). One of the successful predictions of the forecast model is the dense water formation on the shallow continental shelf are adjacent to İskenderun Bay in winter, verified by observations (Fig. 5). FIGURE 3. (a) Currents and temperature at 10 m depth in the POM version of the NLEV model [6], sea surface height in (b) March and (c) November 2009 based on the ROMS version of the NLEV model, (d) sea surface salinity and (e) surface phytoplankton concentration (bloom conditions) simulated in April 1998, based on the NLEV model. FIGURE 4. Comparison of observed daily mean sea level data at Taşucu (36°16'53"N, 33°50'09"E) on the Turkish coast with the MFS and NLEV model results at the same location. FIGURE 5. Dense water formation in the Gulf of İskenderun based on observations and the NLEV model. Acknowledgments This work owes much to observational studies carried out over the last 30 years, including those under the POEM research programme, and modeling studies under the research project MOMA (105G029) sponsored by the Turkish Scientific and Technical Research Council (TÜBİTAK), the European projects MFSTEP (FP5), ECOOP, IASON, SESAME, MyOcean (FP6) and MyOcean2 (FP7) carried out at the IMS-METU. References [1] Reiter, E. R. (1979). Handbook for Forecasters in the Mediterranean; Weather Phenomena of the Mediterranean Basin; Part 1: General Description of the Meteorological Processes, Tech. Pap. 5-75, 344 pp., Environmental Prediction Research Facility, Naval Postgraduate School, Monterey, California [2] Özsoy, E. (1981). On the Atmospheric Factors Affecting the Levantine Sea, European Center for Medium Range Weather Forecasts, Reading, U.K., Technical Report No. 25,30p. [3] POEM Group (1992), General circulation of the Eastern Mediterranean, Earth Sci. Rev. 32, 285–309. [4] Özsoy, E., Hecht, A. and Ü. cnlüata, (1989). Circulation and Hydrography of the Levantine Basin, Results of POEM Coordinated Experiments 1985/1986, Prog. Oceanogr., 22, 125-170. [5] Özsoy, E., Hecht, A., Ünlüata, Ü., Brenner, S., Oğuz, T., Bishop, J., Latif, M. A., and Z. Rosentroub (1991). A Review of the Levantine Basin Circulation and Its Variability During 1985-88, Dyn. Atmos. Oceans, 15, 421-456. [6] Özsoy, E. and H. Güngör (1993). The Northern Levantine Sea Circulation Based on Combined Analysis of CTD and ADCP Data, In: P. Brasseur (editor), Data Assimilation: Tools for Modelling the Ocean in a Global Change Perspective, NATO ASI Seeries, Springer-Verlag, Berlin. [7] Özsoy, E., A. Hecht, Ü. Ünlüata, S. Brenner, H. İ. Sur, J. Bishop, M. A. Latif, Z. Rozentraub and T. Oğuz (1993). A synthesis of the Levantine Basin circulation and hydrography, 1985-1990. Deep-Sea Research, 40, No. 6, pp. 1075-1119. [8] Özsoy, E. and A. Sözer (2006). Forecasting circulation in the Cilician Basin of the Levantine Sea, Ocean Sci. Discuss., 3, 1481-1514. [9] Fennel, K., J. Wilkin, J. Levin, J. Moisan, J. O’Reilly, and D. Haidvogel (2006). Nitrogen cycling in the Middle Atlantic Bight: Results from a threedimensional model and implications for the North Atlantic nitrogen budget, Global Biogeochem. Cycles, 20, GB3007, doi:10.1029/2005GB002456. [10] Lazzari, P., A. Teruzzi, S. Salon, S. Campagna, C. Calonaci, S. Coltella, M. Tonani, and A. Crise (2010). Pre-operational short-term forecast for Mediterranean Sea biogeochemistry, Ocean Sci., 6, 25-39. Modelling the Bosphorus Strait Hydrodynamics: Hydraulically Controlled Turbulent Exchange Flows Adil SÖZER and Emin ÖZSOY* Institute of Marine Sciences, Middle East Technical University, Mersin, Turkey * e-mail address: ozsoy@ims.metu.edu.tr Abstract. The hydrodynamic behavior of the Bosphorus Strait exchange flow is investigated with high-resolution idealized and realistic models adequately representing its complex topography, active free-surface, hydraulic controls, dissipative hydraulic jumps, mixing and turbulence mechanisms under strong density stratification and varied reservoir conditions. The application of upstream and radiation type boundary and initial conditions and judiciously selected numerical and physical model options including the k-epsilon formulation of the Generic Length-Scale (GLS) turbulence model enhance the results. A unique regime of maximum exchange is shown to exist under a wide range of barotropic fluxes. Asymmetrical and nonlinear behavior of the strait dynamics is observed as a result of the hydraulically controlled turbulent flow dynamics. Keywords: Turkish Straits System, inter-basin coupling, water and nutrient fluxes, maximal exchange, hydraulic control, turbulence. INTRODUCTION The Turkish Straits System (TSS), consists of the Sea of Marmara (surface area 11,500 km2) connected the Aegean and Black Seas respectively through the Dardanelles (length 75 km, min. width 1.3 km) and Bosphorus (length 35 km, min. width 0.7 km) Straits. The entire TSS is two-layer stratified with a density -2 difference on the order of / 10 , possibly one of the highest values in the world ocean. A sill standing at 60m depth on the canyon cutting across the Black Sea shelf and a contraction in the southern Bosphorus [1,2] are the expected locations of two hydraulic controls, establishing the unique maximal exchange regime of [3]. The exchange flow in the strait has many small-scale features linked to turbulence, interfacial instabilities, hydraulic transitions and downstream “jumps” revealed by high-resolution measurements [4-7]. MODEL DESCRIPTION We use the ROMS, a well-documented and tested community model [8] allowing selectable options of higher-order advection and turbulence closure schemes, with compatible boundary conditions. There are two different versions of the model used for the Bosphorus: (i) an idealized geometry version only used for the analysis of model sensitivity, (ii) a realistic geometry version with full topography to study the response of the Bosphorus Strait. While extensive work has been accomplished on the sensitivity tests and dynamical behavior of the model [9,10]), we report here only the major findings from the realistic topography case. The model with realistic geometry (Fig. 1), uses bathymetric data of [11] subjected to scale-selective smoothing, with minimum depth set equal to 25 m. The following model setup and run parameters are used: 163x716 rectilinear grid, variable x = 50 - 200 m, y = 50 - 325 m and 35 s-levels with z = 0.7 - 2.85 m, the k-epsilon Generic Length-Scale (GLS) turbulence scheme, MPDATA advection for scalars, third-order upstream horizontal and fourth-order vertical advection of momentum, VOLCONS switch at boundaries, Smagorinsky lateral diffusivity and viscosity on constant geopotential surfaces, radiation b.c. at open boundaries, barotropic velocity prescribed at the southern boundary, no-slip boundary conditions at side-walls and a quadratic bottom friction (RDRG2=0.005) at the bottom. All surface fluxes are set to zero, assumed to be insignificant for short transit times through the strait. FIGURE 6. Model layout and topography of the Bosphorus model domain showing also the expanded layout and model grid-points in the contraction zone. RESULTS We check the along-channel variation of the two-layer composite densimetric Froude number G2 = F12 + F22 estimates to verify the existence of anticipated hydraulic controls [4-7], but the direct computations using average properties in Fig. 2 fail to confirm their existence anywhere, although local increases are observed at the Marmara exit, the southern sill, south of the contraction and at the northern sill. By applying energy flux correction factors accounting for vertical shear and excluding low average velocity zones in inactive regions to account for horizontal shear, the layer and composite Froude numbers increase to supercritical values G2 ≥ 1 past the contraction, the sharp headland at Üsküdar (Scutari Pt.) and past the northern sill, with the value always remaining in the subcritical range G2 < 1 between them, confirming the establishment of the twolayer maximal-exchange regime through the strait. FIGURE 2. Variation of the two-layer densimetric Froude number components along the Bosphorus, showing the uncorrected total (black), upper layer (red) and lower layer (green) contributions, and the corrected total (blue) based on energy fluxes. For reference the bathymetry is shadowed in the background. The controlled flows at the northern sill is immediately followed by a hydraulic jump, followed by a reformed flow, and later again a second hydraulic 2 jump. We believe the oscillatory trend in G past the sill is sensitively connected to the changes in the flow area of the canyon sloping down to join the Black Sea shelf, noticeable in Fig. 1. We present briefly in Fig. 3 the results from RUN5, which is forced by stratified reservoir conditions representative of the adjacent Black Sea and the Marmara Sea. With this set of boundary conditions the Cold Intermediate Water (CIW) of the Black Sea entering from the north considerably changes the stratification inside the Strait, making the interface less stable but at the same time decreasing the layer fluxes and consequently the bottom generated turbulence (compared to the case without reservoir stratification, not shown). The stratification at the interface largely limits the turbulence but there are cores inside the interfacial layer where the Richardson number drops below the critical value of ¼ (not shown). Yet the change in salinity (density) along the strait in each layer occurs entirely due to turbulent entrainment across the interface. FIGURE 3. The (a) temperature (°C), (b) σθ density and (c) vertical viscosity (m2/s) distribution along the thalweg of the Bosphorus in RUN5 [9,10]. The zero velocity contour (black) is shown in (a) and (b) which divides the layers in the two layer decomposition. and The layer limits (black) separating the top, interfacial and bottom layers in the three layer decomposition is shown in (c). The turbulent dissipation in the upper and lower layers of the Bosphorus are shown in Fig. 4. The exit to the Marmara Sea of the surface jet in the upper layer, and the outflow onto the Black Sea past the sill and through the canyon of the lower layer are the locations of the largest and widest areas of dissipation. There are also local increases inside the strait past headlands, inside the shallow areas of bends and past the contraction. Comparison of model results with the observed data indicates complex behavior that is in many ways quantitatively similar. The flow field with many well-known meanders and recirculation areas and mechanical energy dissipation at intensified turbulence areas, surface elevation and interface depth changes at hydraulic controls, the jet-like buoyant or negatively buoyant outflows into adjacent seas, and response under varying strengths of the barotropic flux are successfully reproduced. 2 FIGURE 4. Horizontal distribution of mechanical energy dissipation (W/m ) in the (a) upper and (b) lower layers. Acknowledgments This paper benefited from various independent observational studies carried out over the last 30 years at the IMS-METU, and research projects 104Y202, 105G029, 110Y344 and 111Y308 sponsored by the Turkish Scienti c and Technical Research Council (TÜBİTAK), the FP7 European projects SESAME, MyOcean and MyOcean2, and past work carried out for the Water and Sewerage Administration of the Municipality of İstanbul (İSKİ) and the Defense Research Center of the İstanbul Technical University Foundation (İTÜV/SAM). References [1] Ünlüata, Ü., Oğuz, T., Latif, M. A., and E. Özsoy, (1990). On the Physical Oceanography of the Turkish Straits, in: The Physical Oceanography of Sea Straits, L. J. Pratt (editor), NATO/ASI Series, Kluwer, Dordrecht, 25-60. [2] Latif, M. A., Özsoy, E., Oğuz, T. and Ünlüata, Ü. (1991). Observations of the Mediterranean inflow into the Black Sea, Deep-Sea Res., 38 (Suppl. 2), 711–723. [3] Farmer, D. M. and L. Armi (1986). Maximal two-layer exchange over a sill and through the combination of a sill and contraction with barotropic flow, J. Fluid Mech., 164, 53-76. [4] Gregg, M. C., Özsoy E. and M. A. Latif (1999). Quasi-Steady Exchange Flow in the Bosphorus, Geophys. Res. Lett., 26, 83-86. [5] Gregg, M. C. and E. Özsoy (1999). Mixing on the Black Sea Shelf North of the Bosphorus, Geophys. Res. Lett., 26, 1869-1872. [6] Gregg, M. C. and E. Özsoy (2002). Flow, Water Mass Changes and Hydraulics in the Bosphorus, J. Geophys. Res., 107 (C3), 10.1029/2000JC000485. [7] Özsoy E., Di Iorio D., Gregg M. and J. Backhaus (2001). Mixing in the Bosphorus Strait and the Black Sea Continental Shelf: Observations and a Model of the Dense Water Outflow, J. Mar. Sys., 31, 99-135. [8] Shchepetkin, A. F., and J. C. McWilliams (2005), The regional oceanic modeling system (ROMS): A split-explicit, free-surface, topographyfollowing-coordinate oceanic model, Ocean Modeling, 9, 347 – 404. [9] Sözer, A., Tutsak, E., Tuğrul, S. and E. Özsoy (2013). The Turkish Straits System: Inter-Basin Coupling of the Mediterranean and Black Seas (submitted). [10] Sözer, A. (2013). Numerical Modeling of the Bosphorus Exchange Flow Dynamics, Ph.D. thesis, Institute of Marine Sciences, Middle East Technical University, Erdemli, Mersin, Turkey. [11] Gökaşan, E., Tur, H., Ecevitoğlu, B., Görüm, T., Türker, A., Tok, B., Çağlak, F., Birkan, H. and M. Şimşek (2005). Evidence and implications of massive erosion along the Strait of İstanbul (Bosphorus), Geo-Mar. Lett., 25, 324–342. Application of Combined Hartree-Fock-Roothaan Theory to Evaluate Wave Function of Water Molecule B.A. MAMEDOVa, I.M. ASKEROVa, E. ÇOPUROGLUa, S.A. ALİYEVb a Department of Physics, Faculty of Arts and Sciences, Gaziosmanpaşa University, Tokat, Turkey b Azerbaijan State Marine Academy, Department of Physics, Baku, Azerbaijan The Hartree-Fock-Roothaan (HFR) approach is one the approximate theories for solving the many-body systems. HFR equations give physical properties of various atomic and molecular systems in the non-relativistic independent particle approximation. These data are also important for molecular calculation, for it is impossible to develop basis sets and pseudo-potentials for use in molecular calculations without them. Moreover, solutions of atomic HF equations are needed for atomic and molecular calculations, including electron correlation or relativistic effects. The new combined Hartree –Fock-Roothaan (CHFR) introduced author [1]. In this study, the applicability of the CHFR theory of atomic-molecular and nuclear systems to the molecules is demonstrated using minimal basis set of Slater type orbitals (STO). As an example of application of unsymmetrical one-range addition expansion method to evaluate the multicenter electronic integrals, the calculation has been performed for the ground state of H 2O molecule. The results of computer calculations for the orbital and total energies, and linear combination coefficients of symmetrized molecular orbitals are presented. Reference [1] I. I. Guseinov, J. Math. Chem. 42, 177 (2007). Cu25X75 (X=Ni, Pd,Pt) ikili düzensiz alaşımlarının termodinamik özellikleri: MD simülasyonu incelemesi Ü. BAYHAN a * , Ç. Ş. GÜÇLÜ b ve S. ÖZDEMİR KART c a Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Burdur Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta c Pamukkale Üniversitesi, Denizli * e-mail address: ubayhan@mehmetakif.edu.tr b Bu çalışmada fcc yapıda bazı Cu bazlı düzensiz ikili metal alaşımlarını termodinamik özellikleri Moleküler Dinamik Simülasyon yöntemi ile incelendi. Atomlar arası etkileşimleri tanımlayan Quantum Sutton Chen (q-SC) çok cisim potansiyeli ile genişletilmiş Hamiltonyen formuna dayalı MD (Moleküler Dinamik) simülasyonu algoritması kullanıldı. Sıcaklık artışının aynı alaşım konsantrasyonuna sahip Cu25Ni75, Cu25Pd75 ve Cu25Pt75 düzensiz ikili alaşımların fiziksel özelliklerine etkisi incelendi. Cu-Ni, Cu-Pd, Cu-Pt ikili alaşımları için hesaplanan kohesif enerji, erime noktası (T m), ikinci derceden elastik sabitleri (Cij) ve bulk modülü (BT) mevcut deneysel veri ve benzer teorik çalışmalar ile karşılaştırıldı. Sonuçların mevcut veriler ile benzer eğlime sahip oldukları gözlemlendi. Anahtar Kelimeler: Moleküler Dinamik (MD), düzensiz ikili alaşım, termal ve mekanik özellikler. Performance Analysis Of Parallel Algorithms Used In Simulations Of (7,7) Metallic Single Wall Carbon Nanotubes G.DERELİa , Ö.EYECİOĞLUb, N.VARDARc , B.SÜNGÜ MISIRLIOĞLUd and İ. ARIe a b Deparment of Physics, Koç University, Istanbul,Turkey Deparment of Mechatronics Eng.,Istanbul Gelisim University, Istanbul, Turkey c Department of Materials Science and Nanotechnology Eng., KTO Karatay University, Istanbul, Turkey, d Deparment of Physics,Yildiz Technical University, Istanbul,Turkey e-mail address: gudereli@ku.edu.tr (a), oeyecioglu@gelisim.edu.tr(b), (c) (d) necati.vardar@karatay.edu.tr , bsungu@yildiz.edu.tr Single-Wall carbon nanotubes are new class of materials with many possible applications due to their promising nano-material characteristics. An Order N, Tight Binding Molecular Dynamics (O(N) TBMD) code is designed by Dereli et. al [1-3] in real space simulations of SWCNTs. This code is used in SWCNTs simulations successfully and the details of the technique can be followed in [4-10]. We performed an Order N, parallel Tight-Binding Molecular Dynamics simulation (O(N)TBMD) to optimize the (7,7) Single Walled Carbon Nanotube (SWCNT) at 300K. We introduce O(N) parallel TBMD algorithms in real space simulations of SWCNTs and describe its numerical implementation for serial and parallel computation platforms. Performance of the code in terms of the number of the processors with varying system size is examined. Our results on the speed up, efficiency are given. We calculated physical properties of this SWCNTat room temperature and also at a higher temperature (1800K). We presented the total energies, Fermi energy level, bond length distribution, bond angle distribution and radial distribution functions of (7,7) armchair SWCNT. The research reported here is supported through the Yildiz Technical University Research Fund Projects YTU 29-01-01-YL02 and YTU 24-01-01-04. The simulations are performed at the Carbon Nanotubes Simulation Laboratory, Department of Physics, Yildiz Technical University, Istanbul, Turkey (http://www.yildiz/edu/tr/~gdereli/lab_homepage/index.html) References [1]G. Dereli, C. Özdoğan, Phys. Rev. B67, 0354416, 2003. [2]G. Dereli, C. Özdoğan, Phys. Rev. B67, 0354415, 2003. [3]C. Özdoğan, G. Dereli, T. Çağın, Comput. Phys. Commun., 148, 188-205, 2002. [4]G. Dereli, B.Süngü, Phys. Rev. B75, 184104, 2007. [5]G. Dereli, B. Süngü, Ö. Eyecioğlu, N. Vardar, American Institute of Physics Conference Proceedings, 899, 381-382, (2007). [6]G. Dereli, B.Süngü, C. Özdoğan, Nanotechnology 18, 245704, 2007. [7]B.Onat, M.Konuk, S.Durukanoğlu and G. Dereli, Nanotechnology 20 ,075707, 2009. [8]G. Dereli, B. Süngü and Ö. Eyecioğlu, Balkan Physics Lett. 18, 181023 pp. 171-179 (2010). [9]G.Dereli, N.Vardar, and Ö. Eyecioğlu, "Effect of Strain on the Energy Band Gaps of (13,0) and (15,0) Carbon Nanotubes", Nanotechnology 2010: Advanced Materials, CNTs, Particles, Films and Composites - Technical Proceedings of the 2010 NSTI Nanotechnology Conference and Expo, NSTI-Nanotech 2010. [10]G.Dereli, B.Süngü Mısırlıoğlu, Ö. Eyecioğlu and Necati Vardar, “A New Lower Limit For The Bond Breaking Strains Of Defect-Free Carbon Nanotubes: Tight Binding MD Simulation Study” Computational Materials Science 69, 234-242 (2013). PAAm- NIPA Copolymer: Drying, Swelling, and Elasticity with various NIPA Contents Gülşen AKIN EVİNGÜRa, Önder PEKCANb a Piri Reis University, 34940, Tuzla, Istanbul, TURKEY, gulsen.evingur@pirireis.edu.tr b Kadir Has University, 34083, Cibali, Istanbul, TURKEY, pekcan@khas.edu.tr The steady-state fluorescence technique was introduced for studying the drying and swelling of disc-shaped PAAm-NIPA composites. Disc-shaped gels were formed with various acrylamides (AAm) and N-isopropylacrylamides (NIPA) by free radical crosslinking copolymerization in water. Composites were prepared with pyranine (Py) doped as a fluorescence probe. Scattered light, Isc, and fluorescence intensities, I, were monitored during drying, and swelling of these gels. The fluorescence intensity of pyranine increased and decreased as drying and swelling time increased respectively for all samples. The Stern-Volmer equation combined with moving boundary and Li-Tanaka models were used to explain the behavior of I during drying and swelling, respectively. It was found that the desorption coefficient, D, increased as NIPA contents were increased for a given temperature during drying. However, the cooperative diffusion coefficient, D0, increased as NIPA contents were decreased during swelling at a given temperature. Supporting gravimetrical and volumetric experiments were also carried out during drying and swelling of PAAm- NIPA composites. It was observed that NIPA contents affect the drying and swelling process. And also their elastic properties were studied as a function of NIPA contents. NIPA content dependency of the shear modulus, S of the PAAm- NIPA copolymers due 0 to volume phase transition was measured using tensile testing technique at 30 C. It was observed that its shear modulus and toughness were found to be strongly dependent on NIPA content. It is understood that the shear modulus was found 0 to increase with NIPA contents, keeping constant temperature at 30 C. Elastic properties of the PAAm- NIPA copolymers show compositional dependence. Chemical Short Range Order in NixTi1-x (x=0.50, 0.68) liquid alloys Hülya KES, Serap ŞENTÜRK DALGIÇ * Trakya University, Department of Physics, Balkan Campus 22030- Edirne-TURKEY * e-mail address: serapd@trakya.edu.tr In this study, the chemical short range order (CSRO) in liquid NixTi1-x (x=0.50; 0.68 ) alloys have been derived from the integral equation theory of liquids such as the Variational Modified Hypernatted Chain (VMHNC) liquid state theory [1]. The Lennard-Jones (LJ) type model potential developed for Ni-Ti system by empirical fitting to the solid state properties has been applied to obtain the atomic ordering in Ni-Ti alloys near their melting. In order to understand the apliciability of LJ potential in CSRO calculations, the LJ-VMHNC results have been compared with those obtained by Modified Analytic Embedded Atom Method (MAEAM) type potentials with VMHNC [2, 3]. References [1] H. Kes, S. Senturk Dalgic and S. Dalgic, J. Optoelectronics and Advanced Materials, 7, 2047 (2005). [2] H. Kes, S. Senturk Dalgic, U. Domekeli, S. Uslu, ‘‘Static structure of NiTi alloy using the modified embedded atom method potentials’’, Sixth International Conference on Amorphous and Nanostructured Chalcogenides (ANC6), 24-28th June 2013, Brasov-Romania, Conference Book of Abstracts p.32. [3] S. Senturk Dalgic, H. Kes, S. Uslu, ‘‘Effective Interatomic Pair Potentials for liquid Ni0.5Ti 0.5 alloy ”,Turkish Physical Society 30th International Physics Congress,2-5 th September 2013, Istanbul-Turkey, Conference Book of Abstracts p. 72. Tln X m (n 1, m 4) Nano Kümelerinin Denge Durum Yapıları M. ÇALIŞKAN*, D. MAVİGÖZ, S. ŞENTÜRK DALGIÇ Trakya Üniversitesi, Fizik Bölümü, 22030 Edirne *caliskanmustafa@yahoo.com; serapd@trakya.edu.tr Bu çalışmada moleküler dinamik (MD) simülasyonu ile Tl nXm nano-cluster (nano atomik kümeleri) için yapı analizlerinde kullanılabilecek parametrelere sahip bir potansiyel modeli oluşturulmaktadır. Nötr Tl nXm nano-kümelerinin (n=1; m=4) denge durumundaki geometrik yapıları polarizasyon etkisinin de hesaba katıldığı iyonlararası kuvvet modeli [1,2] ile birlikte MD simülasyon hesaplamalarından belirlenmektedir [3,4]. TlF4, TlCl4, TlBr4 ve TlI4 molekülleri için oluşturulan model potansiyeli ile moleküllerin denge durumundaki statik özellikleri: moleküler geometrileri, bağ uzunluklarını, bağ açıları ve titreşim frekansları hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar var olan Raman Spektroskopisi, x-ışınları Kırınımı vb. deneysel ölçüm sonuçları [5,6] ile karşılaştırıldığında; MD simülasyonu ile birlikte oluşturulan model potansiyelinin monomerik TlX4 tetrahalojenür nanokümelerinin denge durum özelliklerini doğru verdiği gözlenmiştir. Ayrıca TlX4 moleküllerinin bağlanma enerjileri; atomlar arası Vij ( rij ) çiftler etkileşme potansiyelleri kendi aralarında karşılaştırılarak tartışılmıştır. Farklı büyüklüklerde (TlX4)N nanokümeleri oluşturularak geometrik yapıları verilmiştir. Referanslar [1] Z. Akdeniz, Z. Çiçek, and M. P. Tosi, Chem. Phys. Lett. 308, 479 (1999). [2] Z. Akdeniz, M. Caliskan, Z. Çiçek, and M. P. Tosi, Z. Naturforsch. 55a, 575 (2000). [3] S. Senturk Dalgic, M. Caliskan, J. Opto. Electron. Adv. Mater.,9, 3054 (2007). [4] S. Senturk Dalgic, M. Caliskan, C. Canan, J. Opto. Electron. Adv. Mater., 12, 244 (2010). [5] A. Linden, A. Petridis, B. D. James, Inorganica Chimica Acta, 332, 67 (2002). [6] J. Glaser, Acta Chemica Scand., 36, 451 (1982). Part I. Cross-Linking Of Skin Collagen a b Hilal ÖZDEMİR , Selahattin DİNÇ , F. Gülay ACAR a c* İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, Physics Program, 34469 İstanbul, Turkey b İstanbul Technical University, Faculty of Sciences and Letters, Physics Engineering Department, 34469 İstanbul, Turkey *acarg@itu.edu.tr Background: Both photopolymerization and photodynamic therapy are being used for collagen remodelling. Objective: To determine contribution of photopolymerization in photodynamic therapy for collagen remodelling in human skin. Patients and methods: 3 to 10 healty random volunteers with fitzpatrick skin type 2 to 5 and with type 2 photoaging underwenth a baseline visit for a splitface comparison of threatments with 5-ALA and Riboflavins.To evaluate increase in collagen,photos have been taken for photographic evaluation and collagen amount is measured with suction blister method.Both 5-ALA and Riboflavins were exposed to an intensed pulsed light (IPL) with wavelengths between 400720 nm. Results(Speculations): a)Collagen remodelling amount was similar in both sides of face indicating Riboflavins and PPIX have same effect on collagen remodelling.Since Riboflavins are more available also that they have a higher safety profile,using them in threatments over 5-ALA is adviced. b)Collagen remodelling is much higher on Riboflavin side indicates higher absorption of light and higher efficacy over 5-ALA. c)Collagen remodelling is much higher on 5-ALA side indicates higher absorption of light and higher efficacy over Riboflavin. Part II. The Effect Of Fractional Laser With 5-Ala And Riboflavin Selahattin DİNÇ1, Hilal ÖZDEMİR2, F. Gülay ACAR* a İstanbul Technical University, Faculty of Sciences and Letters, Physics Engineering Department, 34469 İstanbul, Turkey b İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, Physics Program, 34469 İstanbul, Turkey *acarg@itu.edu.tr Background: Light is being used for collagen remodeling in human skin in various ways Objective: To compare safety and effectivity of photodynamic therapy and photopolimerization over fractional laser’s controlled damage method in collagen remodeling Patients and methods: 3 to 10 healthy random volunteers with Fitzparic skin type 2 to 4 and wih photoaging type 2 underwent a baseline visit for a splitface comparions of treatments with 5-ALA, riboflavins and fractional CO-2 or fractional Er:YAG treatments To evaluate increase in collagen, before after photos taken for photographic evaluation and collagen amount is measure with suction blister method. For photodynamic therapy an intense pulsed light source emitting light between 400 to 720 nm wavelengths used. Results(Speculations): a) Collagen increase was similar in both sides indicating similarity of effectiveness for both methods. However, since there is a scarring, bleeding, hyperpigmentation and hypopigmentation risk in fractional laser methods; safety profile of PDT and riboflavins is much higher thus, preferable b) Collagen increase was lower in PDT and riboflavin side indicating fractional laser methods are more effective. However due to safety profile of PDT and riboflavins patient selection of method is skewed on behalf of the methods c) Collagen increase was lower and inconsistent in fractional laser side indicates that the method should be replaced with more effective and safer other option. PDT and Ribolavins stands as method of choice for collagen remodelling