Gránásy László. Szül.: febr. 15. Budapest ELTE TTK fizikus szak 1979 MTA Doktora (2004) Választott tag: Academia Europaea (London, 2014 )

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Gránásy László. Szül.: 1955. febr. 15. Budapest ELTE TTK fizikus szak 1979 MTA Doktora (2004) Választott tag: Academia Europaea (London, 2014 )"

Béla Horváth
8 évvel ezelőtt
Látták:

1p Gránásy László Szül.: 1955. febr. 15. Budapest ELTE TTK fizikus szak 1979 MTA Doktora (2004) Választott tag: Academia Europaea (London, 2014 ) Jelenleg: Tud.

1 1p Gránásy László Szül.: febr. 15. Budapest ELTE TTK fizikus szak 1979 MTA Doktora (2004) Választott tag: Academia Europaea (London, 2014 ) Jelenleg: Tud. Tanácsadó az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, Szilárdtest-fizikai és Optikai Intézetében szept. 1-től máig KFKI kampusz I. ép Prof. a Brunel Egyetemen (West-London) Vendégkutató: Tohoku University (Sendai, Japan), MPI für Eisenforschung (Düsseldorf), DLR (Köln), University of Chicago, University of Sheffield (UK), University of Bergen (Norway), NIST (Gaithersburg, MD, USA), (Monbusho-, Humboldt- és British Council ösztöndíjak) 1

Tanácsadó az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, Szilárdtest-fizikai és Optikai Intézetében 1979. szept. 1-től máig KFKI kampusz I. ép. 2007-2009. Prof.

2 2p Kutatási témáim Amorf ötvözetek előállítása és termikus stabilitásának vizsgálata/modellezése (diploma, egyetemi doktori- és kandidátusi disszertációk) Oxidüvegek viszkozitásának mérése (Monbusho-ösztöndíj, Tohoku Uni., Sendai, Japán) Fullerén származékok fázisátmeneteinek vizsgálata Nukleációs (csíraképződési) folyamatok elméleti vizsgálata (MTA doktori disszertáció): - diffúz határfelületi modell kidolgozása ( , Humboldt-ösztöndíj, DLR, Köln) - fürt-dinamikai számolások ( ) - kontinuum modellek (Cahn-Hilliard, TDGL, klasszikus sűrűségfunkcionál-elmélet, 1996-) Komplex megszilárdulási folyamatok térelméleti modellezése: - a polikristályos megszilárdulás FM elméletének kidolgozása (Pusztai Tamással) - kvantitatív FM elmélet valós ötvözetekre (Pusztai Tamással) - molekuláris FM elmélet (Tegze Györggyel, Tóth Gyulával és Pusztai Tamással)

, Sendai, Japán) 1995-2000 Fullerén származékok fázisátmeneteinek vizsgálata 1992- Nukleációs (csíraképződési) folyamatok elméleti vizsgálata (MTA doktori disszertáció): - diffúz határfelületi modell

3 3p Címlapok 3

4 5p I. Komplex polikristályos mikroszerkezetek 4 Polikristályos anyagok: Pl.: ásványok, technikai ötvözetek, polimerek, gyógyszerek (pl. inzulin), kristályosodó élelmiszerek (zsírok, csokoládé), vesekő, koleszterin, és amiloid (szferolitikus) plakkok az agyban (Alzheimer-kór) Nagyszámú kristályszemcséből állnak, melyek a kristály nukleáció és növekedés versengésével jönnek létre. A méret-, alak-, és összetétel eloszlásuk, a mikroszerkezet határozza meg a tulajdonságaikat. Jégvirágok Gin A Számítógépes Anyagtudomány célja: Megértse és megjósolja az anyagok viselkedését (Eszközei: mikro-, mezo- és makroskálájú modellek: ab initio, DFT, MD, PFC, FME, CFD, stb.) Dirty Martini Vodka-Tonic American Pale Ale

melyek a kristály nukleáció és növekedés versengésével jönnek létre. A méret-, alak-, és összetétel eloszlásuk, a mikroszerkezet határozza meg a tulajdonságaikat.

5 7p II. Mikroszerkezet (µm, µs cm, perc) modellezése 5 Matematikai modell FME: csatolt nem-lineáris sztochasztikus parc. differenciál egyenletek Numerikus megoldás (véges diff., spektrális, ) Bemenő adatok: szabadenergia, diffúziós együtthatók, felületi szabadenergiák, anizotrópiák ( mikr. modellek, adatbázisok) Számítástechnikai kapacitás: CPU és GPU klaszterek Strukturális rendparaméter [fázismező: φ(r, t)] Modell Numerikus megoldó Mikroszerkezet

differenciál egyenletek Numerikus megoldás (véges diff.

9p A. Mit kell tudnia a modellnek? (előttünk nem foglalkoztak ilyen komplexitású mikroszerkezetek matematikai modellezésével) 6 1. Diffúziós instabilitások: Mullins-Sekerka instabilitás 2.

6 9p A. Mit kell tudnia a modellnek? (előttünk nem foglalkoztak ilyen komplexitású mikroszerkezetek matematikai modellezésével) 6 1. Diffúziós instabilitások: Mullins-Sekerka instabilitás 2. Nukleáció -növekedési centrumoké - homogén - heterogén (idegen részecskék v. falak jelenlétében) izotrop anizotrop - új szemcsék a növekedési fronton (Front Menti Nukleáció = FMN) - heterogén (részecske-indukált) - homogén pl. adott elágazási szöggel

Diffúziós instabilitások: Mullins-Sekerka instabilitás 2.

PRL (2002) összetétel fázismező orientáció - heterogén (ME + zaj + határfeltétel) Gránásy et al. PRL (2007) 3.

7 11p B. A polikristályos megszilárdulás FM modellje 1. Diffúziós instabilitások: 2. Növekedési centrumok nukleációja izotrop anizotrop - homogén (ME + zaj) Gránásy et al. PRL (2002) összetétel fázismező orientáció - heterogén (ME + zaj + határfeltétel) Gránásy et al. PRL (2007) 3. Front menti nukleáció (FMN) - heterogén (részecske-indukált csúcs-eltérítés) Gránásy et al. Nature Mater. (2003) - homogén I. (alacsony M θ miatt fellépő orientációs hibák) Gránásy et al. Nature Mater. (2004) - homogén II. (preferált elágazás alacsonyenergiás szemcsehatárok irányában) Gránásy et al. PRE (2005) 7

8 12p C. Alkalmazások: (a) Dendrit vs. részecskék Gránásy et al. Nature Mater. (2003) Kísérlet: PEO/PMMA + agyag Idegen részecskék: véletlen, de rögzített orientációval Ferreiro et al., PRE (2002) Szimuláció: rács Szín kód 8

9 13p Kísérlet C. Alkalmazások: (b) Polikristályos szferolitok Gránásy et al. Nature Mater. (2004); Gránásy et al. Phys. Rev. E (2005) 9 Szimuláció Morfológiai változatosság leírása néhány modell paraméterrel: (anizotrópiák, elágazási szög,gödör mélysége a szemcsehatár energiában) Kísérlet Szimuláció

E (2005) 9 Szimuláció Morfológiai változatosság leírása néhány modell

10 14p C. Alkalmazások: (c) Termokapilláris jelenségek monotektikus ötvözetben G. Tegze et al. J. Mater. Sci. A (2005); Pusztai et al. J. Phys.: Condens. Matter (2008) 10 Csatolás a hidrodinamikához: Anderson et al. szerint V M d

11 16p V (10 4 m/s) C. Alkalmazások: C. Alkalmazások: (e) Technikai (b) Kvantitatív ötvözetek FMEmodellezése Al-Ti-ra EU FP 6, FP 7; ESA Prodex/PECS; Pusztai et al. J. Phys.: Condens. Matter (2008) Pályázati sikerek (EU FP6, FP7, ESA Prodex/PECS): 1,8 millió (mágneses anyagok optimalizálása fázisszelekcióval, ólommentes önkenő csapágyanyag, magasabb hőmérsékleten működő gázturbina lapátokhoz való ötvözet, részecske-front kölcsönhatás MMNC-ban, stb.) µm 128 µm 250 µm 8 - ThermoCalc termodinamikai adatbázis (Al-Ti) - Greer-féle részecske-indukált nukleáció rács részecskeszám ~ 200 / szimulációs doboz 0.75 mm 0.15 mm részecske méret (Gauss) = (20 ±4) nm d = 0.4 µm G (10 4 K/m) 11

hőmérsékleten működő gázturbina lapátokhoz való ötvözet, részecske-front kölcsönhatás MMNC-ban, stb.

12 18p D. Eredmények a közelmúltból: D.1 Amorf nukleációs prekurzor modellezése a molekuláris FM (PFC) elméletben: Phys. Rev. Lett ( IF = 7.3 ) Adv. Phys ( IF = 34.2 ) Chem. Soc. Rev ( IF = 33.4 ) Nature Phys ( IF = 20.7 ) Motiváció: Zhang & Liu, JACS (2007) - PFC = klasszikus részecskékre vonatkozó egyszerű dinamikus sűrűségfunkcionál-technika [PFC = Phase-Field Crystal; Elder et al. Phys. Rev. Lett. (2002), Phys. Rev. B (2007)] - 3D-ben a bcc, hcp, fcc kristályos és az amorf szerkezetek versengenek rács Amorf szigetek megjelenésével indul a fagyás, majd kristályosodik! (Mint a kolloid kísérletekben.) ***** Milyen a prekurzor szerkezete? 12

7 ) Motiváció: Zhang & Liu, JACS (2007) - PFC = klasszikus részecskékre vonatkozó egyszerű dinamikus sűrűségfunkcionál-technika [PFC = Phase-Field Crystal; Elder et al.

13 20p Szerkezeti jellemzők: q i of Lechner & Dellago Lechner & Dellago, JCP (2008) Prekurzor kolloidban: Vörös: bcc-szerű Fehér: amorf Fekete: bcc Tan et al. Sárga: Nature icosa. Phys Zöld: hcp Vörös: fcc Zöld = bcc kristály: q 6 > 0.27, ξ 7 Vörös = bcc-szerű: q 6 > 0.27, ξ < 7 Fehér = amorf: q 6 < 0.27 Gyorshűtött tömbi amorf (PFC): Megfigyelések, eredmények: - Az amorf prekurzor szerkezete hasonlít a LJ folyadékéra - Jól közelíti a gyorshűtött tömbi amorfét (PFC) Eddig amorf prekurzor: LJ, HS, 2D & 3D kolloidok, PFC. Általános-e? 13

27, ξ 7 Vörös = bcc-szerű: q 6 > 0.27, ξ < 7 Fehér = amorf: q 6 < 0.

14 22p D.2 Spirálozó ternér eutektikus dendritek: (Pusztai et al. Phys. Rev. E 2013, Rátkai et al. J. Chem. Phys. 2015) 14 Akamatsu et al., PRL (2010) Eutektikus dendritek: - Alakjuk, mint az egyfázisú dendriteké: y ~ x 3/2 - Az alak független az eutektikus mintázattól - Sztochasztikus választás a lehetséges mintázatokból

, PRL (2010) Eutektikus dendritek: - Alakjuk, mint az egyfázisú dendriteké: y ~

23p Kiemelkedő eredmények 1. Egzotikus megszilárdulási formák modellezése: Phys. Rev. Lett. 2002; Nat. Mater, 2003, 2004 ( IF = 10,8; 13,5 ); Mater. Sci. Eng. Rep. 2004 ( IF = 14,2 ); Europhys. Lett. 2005; Phys.

Mikroszerkezeti modell alkalmazása nemzetközi projektekben: - mágneses ötvözetek optimalizálása fázisszelekcióval (ESA Prodex/PECS) - ólommentes önkenő csapágyanyagok fejlesztése (ESA Prodex) -

15 23p Kiemelkedő eredmények 1. Egzotikus megszilárdulási formák modellezése: Phys. Rev. Lett. 2002; Nat. Mater, 2003, 2004 ( IF = 10,8; 13,5 ); Mater. Sci. Eng. Rep ( IF = 14,2 ); Europhys. Lett. 2005; Phys. Rev. E 2013; Metall. Mater. Trans. A 2014; J. Chem. Phys Mikroszerkezeti modell alkalmazása nemzetközi projektekben: - mágneses ötvözetek optimalizálása fázisszelekcióval (ESA Prodex/PECS) - ólommentes önkenő csapágyanyagok fejlesztése (ESA Prodex) - magasabb hőmérsékleten működő tubina-lapát anyag (EU FP 6) - in-situ kompozitok, részecske front kölcsönhatás (ESA Prodex/PECS) - meta-anyagok előállítása eutektikus megszilárdulással (EU FP7) 3. Nukleáció molekuláris szintű szimulációja: PRL 2011, 2012 Adv. Phys ( IF = 34,3 ) Chem. Soc. Rev ( IF = 33,4 ) Nat. Phys ( IF = 20,6 ) ESA website: Space in videos + 1. Több-fázisú áramlás modellezése: MSEA 2005; JPCM 2014; (ESA Prodex/PECS szerződések) 15

16 23,5p Tudománymetriai adatok 178 publikáció (95 első/utolsó szerző) IF = 397,1 Független hiv. > független hivatkozás: 8 cikk 200 független hivatkozás: 2 cikk 2004 Nature Mater. cikk: 15 legfontosabb eredmény közt fizikában 2004-ben (Science News, USA) meghívott előadás nemzetközi konferencián/workshopon (közte 3 plenáris, 5 keynote) 16

17 24p Munkatársaim/Tanítványaim a Számítógépes Anyagtudományi Csoportban Pusztai Tamás Tud. Tanácsadó Fizikai Díj 2012 Tegze György Tud. Főmunkatárs Brunel University: Tóth Gyula Posztdoktor Junior Príma Díj 2012 MTA Ifjúsági Díj 2013 University of Bergen: Rátkai László PhD hallgató Korbuly Bálint PhD hallgató Korábbi együttműködők/tagok: Börzsönyi Tamás (Tud. Főmunkatárs) Környei László (adjunktus, Széchenyi Egyetem, Győr) Szállás Attila (Posztdoktor) Podmaniczky Frigyes PhD hallgató 17

Főmunkatárs Brunel University: 2007-2009 Tóth Gyula Posztdoktor Junior Príma Díj 2012 MTA Ifjúsági Díj 2013 University of

18 25p Köszönetnyilvánítás Középiskolai fizika tanárnőmnek: Széplaki Jenőnének Egyetemi oktatóimnak: Tél Tamásnak, Rácz Zoltánnak, Sasvári Lászlónak, Kondor Imrének, Tichy Gézának és Szabó Györgynek, Zawadowski Alfrédnek és Mihály Lászlónak (szilárdtest-fizika speci) Témavezetőimnek: Kemény Tamásnak és Lovas Antalnak Az MTA SZFKI/Wigner FK SZFI Szerkezeti Kutatócsoport tagjainak: Faigel Gyulának, Tegze Miklósnak, Bortel Gábornak, Oszlányi Gábornak, Kamarás Katalinnak és Pekker Sándornak Jelenlegi és korábbi munkatársaimnak: Pusztai Tamásnak, Tóth Gyulának, Tegze Györgynek és Börzsönyi Tamásnak Külföldi munkatársaimnak: James A. Warrennek, Jack F. Douglasnak és David W. Oxtobynak Az MTA SZFKI/Wigner FK SZFI Elméleti Osztály kutatóinak: Iglói Ferencnek, Sütő Andrásnak, Sólyom Jenőnek és Tüttő Istvánnak A volt MTA SZFKI igazgatóinak: Kroó Norbertnek, Kollár Jánosnak és Buka Ágnesnek Az MTA Wigner FK főigazgatójának: Lévai Péternek Az MTA SZFKI/Wigner FK kutatóközösségének Ajánlóimnak: Bíró Lászlónak, Domokos Péternek, Faigel Gyulának, Kamarás Katalinnak, Kroó Norbertnek, Rácz Zoltánnak és Vincze Imrének 18

Tegze Miklósnak, Bortel Gábornak, Oszlányi Gábornak, Kamarás Katalinnak és Pekker Sándornak Jelenlegi és korábbi munkatársaimnak: Pusztai Tamásnak, Tóth Gyulának, Tegze Györgynek és Börzsönyi

Hasonló dokumentumok

A Polikristályos Megszilárdulás Fázismező Elméleti Modellezése

A Polikristályos Megszilárdulás Fázismező Elméleti Modellezése Gránásy László MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, H-1525 Budapest, P. O. Box 49, Hungary Bemutatkozó előadás, nyílt osztályülés, MTA Fizikai