Materiálové modelování
Vedoucí laboratoře: Petr Sedlák, Hanuš Seiner
Pracovníci: Jaroslav Hamrle, Ladislav Kalvoda
Doktorandi: Lucie Celbová, Jakub Luštinec
Správce výpočetní techniky: Martin Dráb
- Oblasti výzkumu
- Hlavní vybavení
- Stávající a připravované projekty
- Počítačová učebna KIPL
- Výpočetní cluster Hyperion
- Materials Studio
Pracoviště a laboratoře
Oblasti výzkumu
Laboratoř materiálového modelování je zaměřena na multiškálové modelování materiálů. Věnuje se jak ab-initio kvantově mechanickým výpočtům elektronových struktur (založených na DFT), tak i simulacím na bázi molekulární mechaniky (Forcefield theory) a vybraným problémům z termodynamiky kontinua.
Hlavními tuzemskými vědeckými pracovišti, se kterými LMM spolupracuje jsou Ústav termomechaniky AV ČR, Fyzikální ústav AV ČR, Katedra fyziky materiálů MFF UK a Centrum nových technologií a materiálů v Plzni. Hlavním spolupracujícím pracovištěm v zahraničí je Kanazawa University, Japonsko.
Oblasti výzkumu
Laboratoř materiálového modelování je zaměřena na multiškálové modelování materiálů. Věnuje se jak ab-initio kvantově mechanickým výpočtům elektronových struktur (založených na DFT), tak i simulacím na bázi molekulární mechaniky (Forcefield theory) a vybraným problémům z termodynamiky kontinua.
Hlavními tuzemskými vědeckými pracovišti, se kterými LMM spolupracuje jsou Ústav termomechaniky AV ČR, Fyzikální ústav AV ČR, Katedra fyziky materiálů MFF UK a Centrum nových technologií a materiálů v Plzni. Hlavním spolupracujícím pracovištěm v zahraničí je Kanazawa University, Japonsko.
Hlavní vybavení
Software: Material Studio package:
- MS DMol, MS Castep – výpočet elektronových struktur pomocí DFT
- MS Forcite, MS Discover – simulace na bázi molekulární mechaniky
- MS Amorphus Cell – simulace rozsáhlých neperiodických systémů
- MS Reflex – řešení struktury z difrakčních experimentů s pomocí molekulární mechaniky
Hardware:
- Laboratoř je vybavena sedmi počítači postavenými na základě počítačových stanic HP Pavilion Elite řady m9000 s 4-jádrovými procesory Intel Core 2 Quad Q6600 (2.4 GHz, 2x 4 MB L2 cache, 1066 MT/s FSB, 105 W TDP, jádro Kentsfield), operační pamětí 6 GB DDR2 667 MHz RAM resp. 8 GB DDR2 800 MHz RAM, 500 GB HDD a grafickými kartami nVidia GeForce 8600 GT resp. AMD/ATI Mobility Radeon HD 3650.
- V kooperaci s KM FJFI sdílíme výpočetní klastr Hyperion.
Stávající a připravované projekty
- Optimalizace geometrické struktury a simulace chemické stability molekul – projekt zaměřený na renovaci vyhořelého jaderného paliva – spolupráce s katedrou jaderné chemie FJFI v rámci Evropského projektu H2020 GENIORS
- Simulace struktury, dynamiky a vlastností polymerních systémů s matricí tvořenou polysiloxany a polyakryláty
- Simulace polymerních vodíkových palivových článků – spolupráce s Centrem nových technologií a materiálů v Plzni
- Simulace modulovaných martenzitických struktur v Heuslerových slitinách typu NiMnGa – spolupráce s FzÚ AV ČR, VTU Brno, Kanazawa University Japan
- QM simulace plasmonických nanostruktur – spolupráce s katedrou fyzikální elektroniky FJFI
Počítačová učebna KIPL
Počítačová učebna Katedry inženýrství pevných látek (PU KIPL), která se nachází v budově FJFI ČVUT v Praze v Trojanově ulici, byla uvedena do testovacího provozu v počátku roku 2011 a vytváří, spolu s počítačovým klastrem Hyperion budovaným ve spolupráci s Katedrou matematky, základnu pro výuku počítačových simulací kondenzovaných látek (11SIKL) zahrnutou v učebním plánu NMS oboru IPL.
Softwarové nástroje, které jsou součásti programového balíku “Materials Studio” implementovaného v PU KIPL poskytují velmi širokou základnu pro klasické i kvantově-mechnické simulace struktury a vlastností organických i anorganických objemových krystalických amorfních látek, roztoků, tenkých vrstev, povrchů, nano-struktur, molekul, makromolekul, polymerních směsí a pod.
Další SW dostupný v počítačové učebně KIPL: Comsol Multiphysics 5.4 balíkem “Optical waveguides”, Gaussian v.9.
Od roku 2017 je učebna vybavena 3D tiskárnou firmy Prusa a virtuální realitou HTC Vive.
V případě zájmu o bližší informace týkající se PU KIPL kontaktujte prosím následující pracovníky Katedry inženýrství pevných látek:
- Martina Drába (martin.drab@fjfi.cvut.cz).
- Petra Sedláka (petr.sedlak@fjfi.cvut.cz),
- Ladislava Kalvodu (ladislav.kalvoda@fjfi.cvut.cz)
Výpočetní cluster Hyperion
Zde vás informujeme o aktualitách souvisejících s rozvojem a provozem společného výpočetního klastru kateder Matematiky a Inženýrství pevných látek na FJFI ČVUT v Praze
V roce 2013 bylo s laskavou podporou grantu FRVS číslo 1263/2013 uskutečněno rozšíření HW konfigurace klastru. Realizace probíhala v několika etapách.
První etapa:
Zabezpečení a realizace výběrového řízení na veřejnou zakázku “Výpočetní klastr” v souladu se Zákonem o veřejných zakázkách. Tato etapa byla úspěšně završena dodáním HW komponent dne 30. října 2013, firmou M Computers s.r.o. Hlavní charakteristiky provedeného rozšíření: 21 výpočetních nodů s celkem 672 jádry v 16-ti jádrových procesorech AMD Opteron 6272, 1,6 TB RAM a 21 TB diskové paměti. Jeden ze serverů je vybaven grafickým akcelerátorem pro GPGPU s 2668 CUDA jádry a 6 GB GDDR5 VRAM. Navýšení výpočetního výkonu klastru bude využito ve výuce předmětů bakalářského a magisterského studijního programu na FJFI a dále též FEL ČVUT v Praze a MFF UK v Praze.
Druhá etapa:
Oživování systému a jeho agregace se stávajícím HW. Práce v současnosti probíhají, dosažení základní funkční konfigurace předpokládáme v průběhu února 2016.
Video průvodce
Cluster se jmenuje Hyperion a podrobné informace o jeho HW, SW, vytíženosti a další přidružené informace naleznete zde
Materials Studio
Materials Studio je softwarové prostředí umožňující provádění rozmanitých úloh materiálového modelování a simulací s využitím prověřených a široce využívaných teoretických a výpočetních postupů. Metodická základna zahrnuje kvantovou mechaniku, molekulární mechaniku, mezoškálové modelování, simulace analytických měření prováděných na výsledných modelech a analýzu těchto modelů s využitím statistických metod.
Z hlediska softwarové organizace je MS založeno na architektuře klient – server. Příprava úloh/modelů, jejich vizualizace a následná analýza dosažených výsledků je prováděna na PC uživatele. Vlastních výpočty (vyznačující se často značnými nároky na výpočetní zdroje) je výhodné přenést na vzdálený server, i když realizace výpočtů na klientském PC je rovněž možná. Klient MS, modul MS Materials Visulizer, poskytuje grafické prostředí pro tvorbu, editaci a analýzu 3D studovaných systémů/struktur/trajektorií od amorfních systémů až po systémy krystalické, od plynné faze až po fázi pevnou, od atomárních systémů až po systémy markomolekulární. Všechny simulované systémy jsou definovány a studovány za uživatelem zvolených termodynamických podmínek.
