Discovery of low-dimensional solid-state ionic conductors
Düşük boyutlu katı hâl iyonik iletkenlerin keşfi
- Tez No: 1025451
- Danışmanlar: Assoc. Prof. Dr. AYKUT ERBAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Katılar içerisindeki iyon taşınım mekanizmalarının anlaşılması, yeni nesil enerji depolama, bellek ve nöromorfik teknolojilerin geliştirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Ancak, geleneksel malzemelerde bulunan tane sınırları ve yapısal düzensizlikler, altta yatan iyon taşınım mekanizmalarının ortaya çıkarılmasını güçleştirmektedir. Bu tez, düşük boyutlu tek kristallerde katyon kontrollü faz geçişlerini inceleyerek bu sorunu ele almaktadır. Özel olarak geliştirilen gerçek zamanlı optik kimyasal buhar biriktirme (RTO-CVD) sistemi kullanılarak AgI, Na-MnO₂, KₓWO₃ ve Cu₂₋ₓSe olmak üzere dört model sistem araştırılmış; mekânsal olarak sınırlandırılmış iyon hareketinin tersinir ve ayarlanabilir dönüşümleri nasıl mümkün kıldığı ortaya konmuştur. Bu tez kapsamında, Ag⁺ göçüyle yönlendirilen süperiyonik iletkenlik ve filamenter memristif anahtarlama davranışı sergileyen tek kristalli β-AgI nanolevhaların sentezi gösterilmiştir. Ayrıca, özsel olarak Na⁺ iyonları ile ara katmanlanmış tek kristalli δ-MnO₂ nanolevhaların neme duyarlı iyon taşınımı ve nöromorfik davranışı mümkün kılan tersinir yapısal dönüşümler sergilediği ortaya konmuştur. Tek kristalli KₓWO₃ nanokemerleri üzerinde gerçekleştirilen çalışmalarla, elektrik alan etkisiyle tek boyutlu tüneller boyunca gerçekleşen K⁺ yeniden dağılımının bipolar direnç anahtarlaması ve analog iletkenlik modülasyonuna yol açtığı gösterilmiştir. Son olarak, Cu₂₋ₓSe tek kristalleri incelenmiş; burada sıvı benzeri Cu⁺ hareketliliğinin, boşluk düzenlenmesi ve arayüz etkileriyle ilişkili temas malzemesine bağlı fototermal tepkilerle birlikte, iyon aracılı bir yalıtkan–metal geçişine neden olduğu ortaya konmuştur. Bu tezde sunulan bulgular, düşük boyutlu malzemelerde iyon aracılı dönüşümlere ilişkin önemli deneysel bulgular sunmakta ve öz iyonik süreçlerin incelenmesinde tek kristalli platformların sunduğu benzersiz avantajları ortaya koymaktadır. Elde edilen sonuçlar, katı hâl memristörleri, nöromorfik sistemler ve yeniden yapılandırılabilir optoelektronik teknolojiler de dâhil olmak üzere, geleceğin iyonik ve karma iyonik–elektronik aygıtlarının tasarlanması için sağlam bir temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
Understanding intrinsic ion transport in solids is essential for developing next-generation energy, memory, and neuromorphic technologies. However, grain boundaries and structural disorder in conventional materials often obscure the underlying mechanisms. This dissertation addresses this challenge by investigating cation-driven phase transitions in low-dimensional single crystals. Using a custom-built real-time optical chemical vapor deposition (RTO-CVD) platform, four model systems—AgI, Na-MnO2, KxWO3, and Cu2-xSe—are studied to reveal how confined ionic motion enables reversible and tunable transformations. In this thesis, I demonstrate the growth of single-crystalline β-AgI nanoflakes exhibiting superionic conductivity and filamentary memristive switching driven by Ag+ migration. I further show that intrinsically Na+-intercalated δ-MnO2 nanosheets display moisture-sensitive ionic transport and reversible structural transformations that enable neuromorphic behavior. Through studies of single-crystalline KxWO3 nanobelts, I reveal how electric-field-driven K+ redistribution within one-dimensional tunnels gives rise to bipolar resistive switching and analog conductance modulation. Finally, I investigate Cu2-xSe crystals, where liquid-like Cu+ mobility produces an ion-mediated insulator–metal transition and contact-dependent photothermal responses linked to vacancy ordering and interfacial effects. Taken together, the results presented in this thesis provide experimental insight into ion-mediated transformations in low-dimensional materials and highlight the unique advantages of single-crystal platforms for studying intrinsic ionic processes. The findings establish a foundation for the design of future ionic and mixed ionic–electronic devices, including solid-state memristors, neuromorphic systems, and reconfigurable optoelectronic technologies.
Benzer Tezler
- Uluslararası fon piyasaları ve döviz kredileri mekanizması (analitik bir yaklaşım)
A Short history of the foreign exchange markets
ADNAN YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
BankacılıkMarmara ÜniversitesiUluslararası Bankacılık ve Finans Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN ULUDAĞ
- Simetrik ve push pull tipi asimetrik ftalosiyaninlerin sentezi ve nonlineer optik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of synthetic and push pull type asymmetric phthalocyanines and investigation of nonlinear optic properties
EDA KORKMAZ
- Organik tabanlı güneş pili üretimi ve karakterizasyonu
Organik tabanli güneş pili üretimi ve karakterizasyonu
SAEEDULLAH SAJJAD
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ALTINDAL
- Kanat profili üzerinde oluşan buzun iki boyutta matematiksel modellenmesi ve sayısal çözümü
Two dimensional mathematical modelling and numerical solution of accumulated ice on wing profiles
RAMAZAN DÖKME
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CİHAT BAYTAŞ
- Eksenel gaz türbini kanat ucu geometrisinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile aerotermal tasarımı
Aerothermal design of axial gas turbine blade tip using computational fluid dynamics
CEM BERK ŞENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU