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 455419 [javascript protected email address]
Mgr. Andrej Ostapovec, Ph.D. +420 532 290 429421 [javascript protected email address]
Mgr. Tereza Sojková, Ph.D. +420 532 290 451308 [javascript protected email address]

Visiting Scientists


JménoTelefonMístnostE-mail
Dr. Matouš Mrovec +420 532 290 448307 [javascript protected email address]

Doktorandi


JménoTelefonMístnostE-mail
Ing. Jakub Pongrácz +420 532 290 451308 [javascript protected email address]
Ing. Zuzana Šiška +420 532 290 451308 [javascript protected email address]
M.Tech. Ritu Verma +420 532 290 461427 [javascript protected email address]
M.Tech. Ankit Yadav +420 532 290 451308 [javascript protected email address]

Diplomanti


JménoTelefonMístnostE-mail
Mgr. Adam Fedor +420 532 290 451308 [javascript protected email address]


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

2023


Máthis K., Farkas A., Knapek M., Ostapovec A., Farkas G., Németh G., Harcuba P., Drozdenko D.: The influence of gadolinium concentration on the twin propagation rate in magnesium alloys. J. Alloys Comp. 948 (2023) 169635

Zelený M., Ostapovec A., Fridrich L., Šesták P., Heczko M., Kruml T.: On mechanical twinning in tetragonal lattice. Philos. Mag. 103 (2023) 119-136

Gröger R., Holzer J., Kruml T.: Twinning and antitwinning in body-centered cubic metals. Comp. Mater. Sci. 216 (2023) 111874


Holzer J., Husťák M., Hegrová J., Gröger R.: Grain coarsening of columnar iron polycrystals by repetitive cold work and annealing. Metall. Mater. Trans. A 54 (2023) 439-449

Ji Y., Frentrup M., Zhang X., Pongrácz J., Fairclough S., Liu Y., Zhu T., Oliver R.: Porous pseudo-substrates for InGaN quantum well growth: Morphology, structure, and strain relaxation. J. Appl. Phys. 134 (2023) 145102

Sojková T., Rizzo G., Di Girolamo A., Avugadda S., Soni N., Milbrandt N., Tsai Y., Kuběna I., Sojka M., Silvestri N., Samia A., Gröger R., Pellegrino T.: From core-shell FeO/Fe3O4 to magnetite nanocubes: Enhancing magnetic hyperthermia and imaging performance by thermal annealing. Chem. Mater. 35 (2023) 6201-6219

Kloenne Z., Couzinié J., Heczko M., Gröger R., Viswanathan G., Clark W., Fraser H.: On the bcc/B2 interface structure in a refractory high entropy alloy. Scr. Mater. 223 (2023) 115071


2022

Dymáček P., Kocich R., Kunčická L., Jarý M., Luptáková N., Holzer J., Mašek B., Svoboda J.: Processing of top creep and oxidation resistant Fe-Al based ODS alloys. Procedia Struct. Integr. 42 (2022) 1576-1583

Ostapovec A., Verma R., Serra A.: Unravelling the nucleation and growth of {1 1 -2 2} twins. Scr. Mater. 215 (2022) 114730

Vrchovecká K., Weiser A., Přibyl J., Kuta J., Holzer J., Pávková Goldbergová M., Sobola D., Dlouhý A.: A release of Ti-ions from nanostructured titanium oxide surfaces. Surfaces and Interfaces 29 (2022) 101699

Bajtošová L., Křivská ., Králík ., Veselý J., Hanuš J., Harcuba P., Fikar J., Yadav A., Cieslar M.: Deformation mechanisms of Al thin films: In-situ TEM and molecular dynamics study. Scr. Mater. 215 (2022) 114688

Gamanov Š., Holzer J., Roupcová P., Svoboda J.: High temperature oxidation kinetics of Fe 10Al 4Cr 4Y2O3 ODS alloy at 1200 1400 C. Corros. Sci. 206 (2022) 110498

Svoboda J., Gamanov Š., Bártková D., Luptáková N., Bořil P., Jarý M., Mašek B., Holzer J., Dymáček P.: The Optimization of Mechanical Alloying Conditions of Powder for the Preparation of a Fe-10Al-4Cr-4Y2O3 ODS Nanocoposite. Materials 15 (2022) 9034

Verma R., Král L., Ostapovec A.: Faceting of {11-26} twin interfaces in rolled pure magnesium. Philos. Mag. 102 (2022) 861-874

Svoboda J., Bořil P., Holzer J., Luptáková N., Jarý M., Mašek B., Dymáček P.: Substantial Improvement of High Temperature Strength of New-Generation Nano-Oxide-Strengthened Alloys by Addition of Metallic Yttrium. Materials 15 (2022) 15020504

Holzer J., Gamanov Š., Luptáková N., Dlouhý A., Svoboda J.: Coarsening Kinetics of Y2O3 Dispersoid in New Grade of Fe-Al-Cr-Based ODS Alloy. Metals 12 (2022) 12020210

Pizúrová N., Buršík J., Sojková T., Roupcová P., Schneeweiss O.: Magnetic properties and morphology of ultra-small iron oxide nanoparticles. J. Phys.: Conf. Series 2315 (2022) 012023

Gröger R.: Origin of variable propensity for anomalous slip in body-centered cubic metals. Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 30 (2022) 085007


2021

Bajtošová L., Králík ., Křivská ., Veselý J., Fikar J., Cieslar M.: In-situ TEM deformation of free-standing thin films and molecular dynamics simulations. AIP Conference Proceedings 2411 (2021) 030002

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


všechny publikace