Supervisors

Proč i velmi tvrdý povlak praskne – a co o tom rozhoduje na úrovni atomů? Tvrdé ochranné povlaky prodlužují životnost nástrojů a součástek, samotná tvrdost však nestačí. Důležitá je také odolnost proti vzniku a šíření trhlin. Cílem této práce je porozumět tomu, jak složení a atomová struktura povlaků TiAlON ovlivňují jejich lomové chování. Pomocí počítačových simulací budete materiál zatěžovat až do porušení a sledovat, co se při tom děje na úrovni jednotlivých atomů. Prozkoumáte, jak vznik a šíření trhlin ovlivňuje přítomnost kyslíku, chybějící atomy (vakance) a jejich uspořádání. Výsledky porovnáte s experimenty, při nichž se mikroskopické pilířky povlaku zatěžují až do rozštěpení. Simulace tak mohou odhalit mechanismy, které se v experimentu obtížně pozorují, a pomoci pochopit, co přispívá k větší odolnosti povlaků. Práce propojuje kvantově-mechanické výpočty, strojové učení a molekulovou dynamiku. Navážete na již vyvinutý model meziatomových interakcí, ověříte jeho spolehlivost při velkých deformacích a podle potřeby jej vylepšíte. Získáte zkušenosti s moderními metodami výpočetního modelování materiálů a s propojením simulací a experimentů.

Pro kvantově-mechanické výpočty budete používat program Quantum ESPRESSO. Výpočty budete připravovat a spouštět převážně pomocí příkazové řádky, při práci se strojově učeným interatomovým potenciálem využijete také jednoduché skripty v jazyce Python. Základní znalost programování a zkušenost s prací v terminálu jsou proto výhodou. Přípravu simulací a zpracování výsledků budete moci provádět na vlastním počítači. Náročnější výpočty poběží vzdáleně na počítačích ústavu nebo české superpočítačové infrastruktury. Práci lze z velké části vykonávat na dálku, častá přítomnost na Ústavu fyziky a technologií plazmatu tedy není nutná. Počítá se s krátkými online konzultacemi přibližně jednou týdně a delšími osobními konzultacemi přibližně jednou měsíčně v Brně. Mezi konzultacemi se očekává samostatná práce na domluvených úkolech. Téma je proto vhodné i pro mimobrněnské studenty.