témavezető: Boda Dezső
társ-témavezető: Kristóf Tamás
helyszín (magyar oldal): Pannon Egyetem, Kémia Intézet, Fizikai Kémiai Intézeti Tanszék helyszín rövidítés: FKT
A kutatási téma leírása:
A sokrészecskés rendszerek makroszkopikus szintű (mérhető) működését mikroszkopikus folyamatok határozzák meg. Fontos vizsgálati módjuk, hogy az alkotó részecskékre és a köztük levő kölcsönhatásokra modelleket állítunk fel, és azokat statisztikus termodinamikai módszerrel tanulmányozzuk. Jelen kutatásban elsősorban számítógépes szimulációkat (molekuláris dinamika, Monte Carlo) kell felhasználni erre a célra, meglévő szimulációs eszközök alkalmazási lehetőségeinek kiterjesztésével és szimulációs módszerek fejlesztésével. A számítógépes szimulációk napjainkra kezdenek a mérési technikákkal egyenrangú vizsgálati módszerekké válni, részben mert olcsóbbak, részben mert kísérletileg hozzá nem férhető állapotterek vizsgálatát teszik lehetővé. E területen a továbblépés egyik kulcsa és egyúttal a kísérleti vizsgálatokkal való mind közvetlenebb együttműködés feltétele a molekuláris szimulációknak mezoszkopikus (atomi léptéket több nagyságrenddel meghaladó szerkezeti periodicitással és folyamat-időállandókkal rendelkező) rendszerekre és jelenségekre való rutinszerű kiterjesztése.
A kutatás végső célja membrántranszfer-folyamatok részecskeszintű megértéséhez, membrán-tervezéshez, illetve nanoszerkezetű anyagok kifejlesztéséhez nyújtandó szimulációs támogatás megvalósítására alkalmas eszközök fejlesztése. A munka konkrét feladatai között szorpciós-diffúziós és transzportsajátságok meghatározása szerepel biológiai ioncsatornákban, zeolitokban és agyagásványokban. Az ún. 'large-scale' molekuláris szimulációs számításokban az atomi szinten modellezett rendszereinkkel már méretekben közelítenénk a valóságos kísérletek egyes rendszer-méreteit. Ehhez nagymértékben párhuzamosítható MD programok (pl. AMBER, GROMACS, LAMMPS, LS1, NAMD) és meglevő szuperszámítógépes hozzáférések nyújtanak segítséget. Ezzel kapcsolatban a munkának fontos programozástechnikai része lesz az elérhető nyílt forráskódú molekuláris szimulációs programcsomagokhoz (’MC/MD engines’) olyan C-, C++- vagy Python-interfészek kidolgozása, amelyek lehetővé teszik a metodikai fejlesztések (kiegészítő rutinok, pl. nyomást/koncentrációt beállító nagykanonikus rutin) beépítését. A kutatási feladat további része lesz még az ún. redukált modellekkel való ellenőrző számítások elvégzése is, adott esetben ezek módszereinek (pl. NP+LEMC, kMC) fejlesztése, mivel ezekkel a térben és időben mezoskálás vizsgálatok korlátozott számítógépes kapacitások birtokában is megvalósíthatók.
A kutatási téma előzményei:
Fázis- és adszorpciós egyensúlyok kísérleti, elméleti és szimulációs vizsgálatainak, továbbá pórusos (biológiai, mesterséges és természetes) membránok szorpciós és transzporttulajdonságai szimulációs vizsgálatainak a Pannon Egyetem Kémia Intézet Fizikai Kémia Intézeti Tanszékén több évtizedes hagyománya van. Az elméleti eredmények mellett saját szimulációs metodikai fejlesztéseink szolgáltatnak megfelelő hátteret a tervezett kutatásokhoz.
ajánlott nyelvtudás (magyar oldal): angol felvehető hallgatók száma: 1
Bejelentkezés
