Innovatív kísérletes berendezés és GPU alapú szimulációs szoftver által megvalósított anyagtervezés kutatás-fejlesztése nano-rétegen alapuló anyagok előállításához
Alapadatok:
A projekt célja, rövid leírása:
A pályázat keretében nano-rétegen alapuló anyagok előállítását célzó, szimulációval segített anyagtervezés kutatás-fejlesztése valósul meg.
A XX. században a vegyipar az új anyagok kutatásában nagymértékben a kísérleti módszerekre hagyatkozott, így egy-egy anyag előállítása és tulajdonságainak optimalizálása hosszadalmas, rendkívül sok kísérlet elvégzését igénylő munka volt. A manapság alkalmazott, nanoszerkezetű anyagok bonyolultsága miatt már elértük a csupán kísérletekre építő anyagfejlesztés határait. Azonban a számításos kémia módszereinek rendkívüli fejlődése megteremtette a szimulációk alkalmazásának alapjait. A fentiek miatt szükségessé vált az anyagtudományi kutatások modern módszerekkel (számítógéppel irányított tervezés – CAD) való támogatása. Ennek elsődleges eszköze a szimuláció, ahol a kísérleteket kiegészítve és gyakran kiváltva, annál sokkal kisebb költséggel és a mikroszkópikus (atomi, elektronszerkezeti) részletek teljes megértése mellett lehetséges az anyagok kifejlesztése.
A projektben GPU-ra optimalizáltan megvalósításra kerülnek – ipari alkalmazásokban hatékonyan használható nanostruktúrák és kiterjedt rendszerek (kristályok, felületek, micellák) szimulációjára alkalmas -úgynevezett ReaxFF empirikus reaktív erőtér alapú számításos kémiai szoftver moduljai és elkészül az anyagok előállítására alkalmas, egyedi fejlesztésű laboratórium. A kifejlesztett megvalósítás újdonsága a hatékony szimuláció és a flexibilis előállítási technológiák egységes rendszerben történő alkalmazása.
Ehhez kifejlesztünk egy innovatív, alapuló anyagok előállítását célzó berendezést és az ehhez kapcsolódó oldatfázisú elő- és utókezelést, valamint minőségbiztosítást lehetővé tevő egységet. A kifejlesztett berendezés újdonsága a flexibilis felépítés és az in-situ tömegspektrometriás analízis, amely a kifejlesztett szimulációs eszközökkel szoros együttműködésben lehetővé teszi, hogy a nano-rétegen alapuló anyagok előállítása során az előállításhoz legmegfelelőbb körülményeket tudjuk megválasztani.