Лаборатория цифровых двойников умных материалов

Цель

Разработка и создание математических моделей функциональных и умных материалов с учетом взаимосвязи их магнитных, электрических, механических и оптических свойств

Задачи

Построение и апробация математических моделей для описания и анализа свойства материалов

Основная задача лаборатории – построение и апробация математических моделей, позволяющих описывать и анализировать свойства материалов во время исследования, а также понимать, прогнозировать и оптимизировать свойства материалов для их дальнейшей эксплуатации. Такие математические модели умных материалов позволят эффективно использовать их особенности – способность изменять свои свойства под воздействием внешних факторов (магнитное, электрическое поля, температура, давление, влажность и другие). Результаты комплексного экспериментального исследования физических, химических и биологических свойств используются для верификации и улучшения математических моделей, а также для оценки границ их применимости. 

Разработка и проведение образовательных курсов

Перед лабораторией стоит задача разработки и проведения образовательных курсов по современным методам моделирования для студентов бакалавриата и магистратуры. Обучение проходит с использованием программных пакетов COMSOL Multiphysics, Lumerical FDTD, GPU MuMax, а также на языке Phyton.

Основные научные направления

1

Разработка цифровых двойников магнитоплазмонных кристаллов

Разработка цифровых двойников магнитоплазмонных кристаллов для исследования их магнитных, оптических и плазмонных свойств в программном пакете Lumerical FDTD и модуле «Волновая оптика» COMSOL Multiphysics. Сенсорные устройства на основе магнитоплазмонных кристаллов в виде одномерных или двумерных дифракционных решеток из ферромагнитных и благородных металлов могут найти приложение в технологиях point-of-care и lab-on-a-chip за счёт высокой локальности и чувствительности измерений постоянного или переменного магнитного поля.

2

Разработка цифровых двойников мультифазных микропроводов

Разработка цифровых двойников мультифазных микропроводов на основе сплавов железа и кобальта. Исследование магнитных, механических и спиновых свойств микропроводов в программных пакетах COMSOL Multiphysics, GPU MuMax и Boris Computational Spintronics, с перспективой их использования при разработке элементов кодирования, элементов компьютерной логики, сенсорных элементов и микроманипуляторов.

3

Разработка цифровых двойников магнитных и магнитноэлектрических эластомеров, мультиферроидных композитов

Разработка цифровых двойников магнитных и магнитноэлектрических эластомеров, мультиферроидных композитов на основе полимеров с различной концентрацией магнитных и сегнетоэлектрических включений. Исследование, путем математического моделирования, влияния магнитных и механических взаимодействий между компонентами материала на наблюдаемый прямой и обратный магнитоэлектрический эффект в нем.

4

Разработка цифровых двойников многослойных обменно-связанных тонкопленочных структур

Разработка цифровых двойников многослойных обменно-связанных тонкопленочных структур с различными типами магнитной анизотропии. Исследование тонких пленок с обменным смещением, продольной и перпендикулярной магнитными анизотропиями, а также взаимосвязь их магнитных, структурных и морфологических свойств.

5

Разработка цифровых двойников MXенов

Разработка цифровых двойников MXенов – новых двумерных умных материалов на основе карбидов и нитридов переходных металлов. Моделирование структурных, магнитных, электрических и термодинамических свойств МХенов на атомарном уровне при помощи программного пакета Vienna Ab-initio Simulation Package (или аналогов).

6

Разработка математической модели взаимодействия магнитных наночастиц с клеточными структурами

Разработка математической модели взаимодействия магнитных наночастиц с различными клеточными структурами при помощи программных средств Python, R, Mathlab и Octave. Моделирование взаимодействия наноматериалов с мембраной клеток и отдельными клеточными компартментами в условиях наличия или отсутствия внешнего магнитного поля. Проводимые исследования являются частью междисциплинарного проекта по разработке методики диагностирования болезни Крона.

Сотрудники лаборатории

Родионова Валерия Викторовна
Родионова Валерия Викторовна
директор Высшей школы междисциплинарных исследований и инжиниринга
Беляев Виктор Константинович
младший научный сотрудник лаборатории цифровых двойников умных материалов
Гриценко Кристина Александровна
Гриценко Кристина Александровна
научный сотрудник лаборатории цифровых двойников умных материалов
Колесникова Валерия Григорьевна
Колесникова Валерия Григорьевна
инженер-исследователь лаборатории цифровых двойников умных материалов
Мурзин Дмитрий Валерьевич
инженер-исследователь лаборатории цифровых двойников умных материалов
Омельянчик Александр Сергеевич
младший научный сотрудник лаборатории цифровых двойников умных материалов
Рудаков Александр Игоревич
инженер-исследователь лаборатории цифровых двойников умных материалов
Соболев Кирилл Владимирович
младший научный сотрудник лаборатории цифровых двойников умных материалов


Контакты

Адрес

236022, Россия, Калининград, Ул. Гайдара 6, корпус 32, каб 402
Понедельник — четверг с 9:00 до 18:00, пятница с 9:00 до 16:45

Телефон

+7 (4012) 59-55-95 #9019

Личный кабинет для