Fizika (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
60 %
Ortelius tudományág: Elektronikus, mágneses és szupravezető tulajdonságok
Fizikai kémia és elméleti kémia (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
40 %
Ortelius tudományág: Kvantumkémia
zsűri
Fizika 1
Kutatóhely
Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék (Eötvös Loránd Tudományegyetem)
projekt kezdete
2015-09-01
projekt vége
2017-02-28
aktuális összeg (MFt)
1.024
FTE (kutatóév egyenérték)
1.00
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. Célunk konkrét, kísérletileg is releváns rendszerek vizsgálata: szennyezett, deformált, külső térben levő szén, szilícium alapú két dimenziós rendszerek és topologikus szigetelők, illetve funkcionalizált molekulák felszínen való viselkedésének alapos megismerése. Ezenkívűl olyan numerikus számolásokat végző programok fejlesztése, mint a GOLLUM vagy a kernel-polinóm módszeren alapuló program. A különböző programok kombinációival a vizsgálható rendszerek körét szeretnénk kiszélesíteni.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Jelenlegi numerikus szimulációk kivitelezhetőségét az adott számítási kapacitás mellett nemcsak a modell bonyolultsága határolja be, de az alkalmazott algoritmusok hatékonysága is. Kutatásaink során hatékonyabb algoritmusokkal keressük, hogy szennyezők, deformációk és felületek jelenléte hogyan befolyásolja az anyag elektronszerkezetét, vezetőképességét és rácsrezgéseit.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Konkrét rendszerek vizsgálata során szerzett tudáson túl, reméljük hogy az általunk létrehozott illetve továbbfejlesztett programok más kutatóknak is hasznos eszköze lesz. Módszereinkkel a kísérlétekben szereplő kevésbé homogén, szennyezást vagy deformációt tartalmazó rendszerek szélesebb körét lehet vizsgálni. Számolási eredményeink közvetlenül összevethetőek a kísérleti eredményekkel, így a modellek helyességére, pontosságára kapunk egyből visszacsatolást.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. Az általunk folytatott kutatás többrétű, pontosabban kutatás és fejlesztés is egyben. A kutatás különböző rendszereken, anyagokon folyik, mint például szénnanocsővek, grafén, topologikus szigetelők (BiTeI, BiSe2 stb). Vizsgálatunk tárgya a szennyeződések rövid és hosszútávú hatása ezen anyagok elektronikus és optikai tulajdonságaira. A numerikus számolásokhoz felhásználunk mások által fejlesztett programokat, de mi magunk is fejlesztünk kódokat, amelyekkel más vagy nagyobb modelleket vizsgálhatunk illetve azok más eszközökkel nem elérhető tulajdonságait vizsgálhatjuk.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Our aim is to understand the physics of the carbon or silicon based two dimensional, topological insulators and molecular systems in external fields or with different kind of disorders. Another goal is to study functionalised molecules behavior on surfaces. Beyond these topics our goal is to develop algorithms, programs (such as GOLLUM, kernel polynomial method) to facilitate our numerical calculations and widen the spectrum of calculable systems, which are of interest for experimentalists.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. Factors that restrict the capability of current numerical simulations with a given computational resource are not just the peculiarities of a certain model, but also the utilized algorithms. We are looking for more efficient algorithms to be able to study the effects of deformation, disorder or surfaces of larger systems on their electronic structure, conductivity or lattice vibrations.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. One outcome is certainly the new knowledge of the investigated systems, and beyond that we hope that the developed tools for numerical simulations will be of use for a wider community. With the new methods more complicated, and qualitatively different systems will calculable. The results of our numerical calculations will be driectly comparable to those obtained from experiments, thus we get immediat feedback about the quality and accuracy of our model.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Our efforts target two separate goals. One goal is the research on materials, such as carbon nanotubes, graphene, topological insulators (BiTeI, BiSe etc). These materials are of interest due to their special electronic structure, which can be engineered by deformations, external magnetic field etc. and we would like to establish their effects both qualitatively and quantitatively. Our second goal is to develop useful tools to facilitate and speed up the numerical simulations, which will enable us to study more complicated systems that resembles the systems of experimental setups. Also we hope that these tools will be useful for other communities as well.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Egyik fő célunk a már meglévő programcsomagok továbbfejlesztése volt, hogy további fizikai mennyiségeket számolhassunk velük, illetve k
kutatási eredmények (angolul)
One of our aim was to create and develop codes that enable us to extend our numerical calculations with new physics and to make it possible to study experimentally relevant sample sizes. We developed in parallel two codes for calculating electron transport properties using the equilibrium Green’s function formalism and Landauer’s formalism. One is the EQuUs, the other is the Gollum package.
Using VASP (package based on density functional theory) and the EQuUs package we studied BiTeI-graphene-BiTeI heterostructures, created a simplistic model Hamiltonian to investigate defects and optical properties on large scale samples.
Using the EQuUs package we calculated the Josephson current of gated bilayer graphene. We used it as a test system for the code, run calculations on very large samples and besides the interesting physics that comes out of the calculations, we optimized the code for a number of supercomputing environments and can compare our results with experiment as well. We studied the effect of magnetic field edge disorders.
