Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i. > Výzkum > Víceúrovňové modelování a měření fyzikálních vlastností

Víceúrovňové modelování a měření fyzikálních vlastností

Vedoucídoc. Ing. Roman Gröger, Ph.D.
E-mail [javascript protected email address]
Telefon+420 532 290 448
Místnost307
Nadřazená jednotkaOddělení experimentálních studií a modelování struktury

Hlavním záměrem našich výzkumných aktivit je objasnit, jak funkční vlastnosti materiálů závisí na jejich atomární struktuře, typech defektů krystalové mříže a jejich prostorovém uspořádání, dimenzionalitě nanostruktur a vlastnostech povrchů. V současnosti studujeme zejm. heteroepitaxní polovodičové filmy založené na III-nitridech (2D struktury tl. 10-1000 nm), magnetické nanočástice (Fe3O4, nanokrychle 10-50 nm), agregáty magnetických nanočástic s nízkou fraktální dimenzí (D<2) a makroskopické nízkoteplotní chování přechodových kovů. Tento výzkum je realizován pomocí širokého spektra teoretických modelů (DFT, atomární modely založené na empirických a semiempirických potenciálech, Monte Carlo, Landau-Ginzburg, celulární automaty, Řídící rovnice), které kombinujeme s experimentálními studiemi pomocí elektronové mikroskopie (TEM, STEM, SEM, EBIC, EBSD), skenovací sondové mikroskopie (AFM, MFM, CPEM). Vyvíjíme několik teoretických modelů pro interpretaci EBIC proudu, magnetických difrakčních spekter, vlastností magnetických nanočástic a kritéria plasticity pro predikci vzniku plastické deformace v bcc a hcp kovech.


Směry výzkumu



  • objasnění původu vláknových dislokací v polovodičových heterostrukturách na bázi III-nitridů

  • formulace iontově-kovalentních semi-empirických potenciálů pro studium rozsáhlých defektů v III-nitridech

  • syntéza, charakterizace a funkcionalizace nanočástic pro využití v biologii

  • vývoj měřících zařízení pro charakterizaci specifické rychlosti absorpce magnetických nanočástic ve střídavých magnetických polích

  • charakterizace funkčních vlastností materiálů pomocí TEM (STEM), SEM (EBSD, EBIC), SPM (AFM, MFM, nanoEBIC, CPEM)

  • teoretické modely pro interpretace EBIC kontrastu a spekter získaných z magnetické neutronové difrakce

  • experimentální a teoretická studia plastické deformace bcc kovů (V, Nb, Ta, Mo, W) vč. vlivů magnetismu (Cr, Fe) a hcp kovů (Mg)

  • objasnění mechanismů plastické deformace vysokoentropických slitin CoCrFeMnNi a precipitačně zpevněných ocelí na bázi FeNiCr

  • formulace mezoskopických modelů samoorganizace a vytváření korelovaných mikrostrukturních domén



Spolupráce



  • University of Cambridge (Velká Británie)

  • ON Semiconductor (ČR, Belgie)

  • CzechNanoLab/CEITEC (ČR)

  • Istituto Italiano di Tecnologia (Itálie)

  • Paul Scherrer Institut (Švýcarsko)

  • University of Pennsylvania (USA)

  • ICAMS and Ruhr-Universität Bochum (Německo)

  • Materials Growth & Measurement Laboratory (ČR)

Vědečtí pracovníci


JménoTelefonMístnostE-mail
Mgr. Jan Fikar, Ph.D. +420 532 290 429421 [javascript protected email address]
Mgr. Andrej Ostapovec, Ph.D. +420 532 290 429421 [javascript protected email address]

Doktorandi


JménoTelefonMístnostE-mail
Ing. Zdeněk Antoš +420 532 290 451308 [javascript protected email address]
Ing. Jakub Holzer +420 532 290 451308 [javascript protected email address]
Ing. Jakub Pongrácz +420 532 290 451308 [javascript protected email address]
Mgr. Tereza Sojková +420 532 290 451308 [javascript protected email address]
M.Tech. Ritu Verma +420 532 290 461427 [javascript protected email address]

Diplomanti


JménoTelefonMístnostE-mail
Bc. Miroslav Husťák +420 532 290 451308 [javascript protected email address]


ČísloNázevŘešitel
19-23411S Souhra plasticity a magnetismu v alfa-železe a chromudoc. Ing. Roman Gröger, Ph.D.

VŠECHNY PROJEKTY


ČísloNázevŘešitel
CZ.01.1.02/0.0/0.0/20_358/0023778 Korelativní měření magnetických vlastností povrchůdoc. Ing. Roman Gröger, Ph.D.
8J19UA037 Neschmidovské chování dislokací v hořčíku a jeho slitináchMgr. Andrej Ostapovec, Ph.D.
763685 BACK FOR THE FUTURE (CZ)doc. Ing. Roman Gröger, Ph.D.
LQ1601 CEITEC 2020doc. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D.
CZ.1.05/1.1.00/02.0068 CEITEC – Středoevropský technologický institutdoc. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D.
P204/10/0255 Výpočet Peierlsovy bariéry v bcc kovech a její závislosti na napětídoc. Ing. Roman Gröger, Ph.D.
Marie-Curie International Reintegration Grant (IRG), No. 247705 “MesoPhysDef” Mezoskopický rámec pro modelování fyzikálních procesů ve vícefázových materiálech s defektydoc. Ing. Roman Gröger, Ph.D.

VŠECHNY PROJEKTY

MightyEBIC 2.0 (Ephemeron Labs)

Kontakt: doc. Ing. Roman Gröger, Ph.D.
Kontroler skenování a rozhraní pro sběr dat k provádění kvantitativních měření proudu indukovaného elektronovým svazkem (EBIC).

SPM LiteScope (NenoVision)

Kontakt: doc. Ing. Roman Gröger, Ph.D.
Rastrovací sondový mikroskop navržený pro snadnou integraci do skenovacích elektronových mikroskopů. Kombinace doplňkových technik AFM a SEM umožňuje využívat výhody obou běžně používaných technik mikroskopie. LiteScope obsahuje jedinečnou zobrazovací techniku "Correlative Probe and Electron Microscopy (CPEM)" umožňující simultánní sběr dat z AFM a SEM. LiteScope a technologie CPEM umožňují analýzu vzorků způsobem, který byl dříve obtížný nebo nemožný dvěma zobrazovacími technologiemi současně.

3D tiskárna Prusa i3 MKS3+ & MMU2S (Prusa Research)

Kontakt: doc. Ing. Roman Gröger, Ph.D.
3D tiskárna Prusa i3 MK3S+ je nástupcem úspěšného modelu MK2. Mezi hlavní přednosti MK3S+ patří přebudovaný extruder, celá řada senzorů a chytrých vlastností.


2021

Holzer J., Chlup Z., Kruml T., Gröger R.: Plastic deformation of magnetically isotropic Cr single crystals compressed at 77 K. Int. J. Plast. 138 (2021) 102938

Pal-Val P., Vatazhuk O., Ostapovec A., Král L., Pinc J.: Thermoactivated Dislocation Motion in Rolled and Extruded Magnesium: Data of the Low-Temperature Acoustic Experiment . Metals 11 (2021) 1647

Gröger R.: Symmetry-adapted single crystal yield criterion for non-Schmid materials. Int. J. Plast. 146 (2021) 103101

Vacek P., Frentrup M., Lee L., Massabuau F., Kappers M., Wallis D., Gröger R., Oliver R.: Defect structures in (001) zincblende GaN/3C-SiC nucleation layers. J. Appl. Phys. 129 (2021) 155306

Kvashin N., Ostapovec A., Anento N., Serra A.: On the migration of {332}<110> tilt grain boundary in bcc metals and further nucleation of {112} twin. Comp. Mater. Sci. 196 (2021) 110509

Ostapovec A., K. K., Máthis K., Šiška F.: Interaction of Migrating Twin Boundaries with Obstacles in Magnesium. Metals 11 (2021) 154

Gröger R., Šremr J., Vydrová J.: Uniqueness and stability of activated dislocation shapes in crystals. Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 29 (2021) 025006

Marshall A., Holzer J., Stejskal P., Stephens C., Vystavěl T., Whiting M.: The EBSD spatial resolution of a Timepix-based detector in a tilt-free geometry. Ultramicroscopy 226 (2021) 113294

Tinoco Navarro H., Hutař P., Kruml T., Holzer J.: Modeling of elastoplastic behavior of freestanding square thin films under bulge testing. Acta Mechanica 232 (2021) 2715-2731

Heczko M., Mazánová V., Gröger R., Záležák T., Hooshmand M., George E., Mills M., Dlouhý A.: Elemental segregation to lattice defects in the CrMnFeCoNi high-entropy alloy during high temperature exposures. Acta Mater. 208 (2021) 116719

Tinoco Navarro H., Holzer J., Pikálek T., Sobota J., Fořt T., Matějka M., Kruml T., Hutař P.: Determination of the yield stress in Al thin film by applying bulge test. Journal of Physics: Conference Series 1777 (2021) 012030



2020

Antoš Z., Vacek P., Gröger R.: Intersections of two stacking faults in zincblende GaN. Comp. Mater. Sci. 180 (2020) 109620

Gröger R., Vítek V.: Single crystal yield criterion for chromium based on atomistic studies of isolated 1/2[111] screw dislocations. Int. J. Plast. 132 (2020) 102733

Gröger R., Vítek V., Dlouhý A.: Effective pair potential for random fcc CoCrFeMnNi alloys. Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 28 (2020) 075006

Ostapovec A., Serra A.: Review of Non-Classical Features of Deformation Twinning in hcp Metals and Their Description by Disconnection Mechanisms . Metals 10 (2020) 1134-1154

Fikar J., Schäublin R.: Stability of small vacancy clusters in tungsten by molecular dynamics. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 464 (2020) 56-59

Šťastný P., Vacek P., Trunec M.: Characterization of microstructure and phase distribution of sintered multiphasic calcium phosphate bioceramics. Ceram. Int. 46 (2020) 5500-5504



2019

Brož P., Zelenka F., Sopoušek J., Hejduková M., Sojková T., Zobač O.: Thermal analysis and Knudsen effusion mass spectrometry combined in a specially-adapted commercial skimmer coupled instrument (Netzsch). CALPHAD 65 (2019) 86-92

Que Z., Seifert H., Spätig P., Holzer J., Zhang A., Rao G., Ritter S.: Environmental degradation of fracture resistance in high-temperature water environments of low-alloy reactor pressure vessel steels with high sulphur or phosphorus contents. Corros. Sci. 154 (2019) 191-207

Gröger R., Vítek V.: Impact of non-Schmid stress components present in the yield criterion for bcc metals on the activity of {110}<111> slip systems. Comp. Mater. Sci. 159 (2019) 297-305

Ostapovec A., Serra A., Pond R.: Non-diffusional growth mechanism of I1 basal stacking-faults inside twins in hcp metals. Scr. Mater. 172 (2019) 149-153

Gröger R., Chlup Z., Sojková T., Kuběna I.: Interplay of slip and twinning in niobium single crystals compressed at 77 K. J. Mater. Res. 34 (2019) 261-270

Lee L., Frentrup M., Vacek P., Massabuau F., Kappers M., Wallis D., Oliver R.: Investigation of MOVPE-grown zincblende GaN nucleation layers on 3CSiC/ Si substrates. J. Cryst. Growth 524 (2019) 125167

Heczko M., Esser B., Gröger R., Feng L., Mazánová V., Wang Y., Mills M.: Structure, Morphology and Coarsening Behavior of MX (NbC) Nanoprecipitates in Fe-Ni-Cr Based Alloys. Microscopy and Microanalysis 25 (2019) 2612-2613

Tinoco Navarro H., Holzer J., Pikálek T., Buchta Z., Lazar J., Chlupová A., Kruml T., Hutař P.: Determination of elastic parameters of Si3N4 thin films by means of a numerical approach and bulge tests. Thin Solid Films 672 (2019) 66-74

Lee L., Frentrup M., Vacek P., Kappers M., Wallis D., Oliver R.: Investigation of stacking faults in MOVPE-grown zincblende GaN by XRD and TEM. J. Appl. Phys. 125 (2019) 105303

Friák M., Buršíková V., Pizúrová N., Pavlů J., Jirásková Y., Homola V., Miháliková I., Slávik A., Holec D., Všianská M., Koutná N., Fikar J., Janičkovič D., Šob M., Neugebauer J.: Elasticity of Phases in Fe-Al-Ti Superalloys: Impact of Atomic Order and Anti-Phase Boundaries. Crystals 9 (2019) 299

Vacek P., Kostelník P., Gröger R.: Correlation of Structure and EBIC Contrast from Threading Dislocations in AlN/Si Films. Phys. Stat. Sol. B 256 (2019) 1900279

Que Z., Seifert H., Spätig P., Zhang A., Holzer J., Rao G., Ritter S.: Degradation Effects of Hydrogen and High-Temperature Water Environment on the Fracture Resistance of Low-Alloy RPV Steels. The Minerals, Metals & Materials Series (2019) 934-948

Ostapovec A., Gornakova A.: On faceting of {10 -11} and {10-12} twin boundaries in hcp metals. Mater. Lett. 247 (2019) 99-101

Que Z., Seifert H., Spätig P., Zhang A., Holzer J., Rao G., Ritter S.: Effect of dynamic strain ageing on environmental degradation of fracture resistance of low-alloy RPV steels in high-temperature water environments. Corros. Sci. 152 (2019) 172-189


všechny publikace