Kristályos fázisú anyagok teljes pordiffrakciós szórási képének értelmezése számítógépes szimulációkkal

Nyomtatóbarát változatNyomtatóbarát változat
PhD típus: 
Fizikai Tudományok Doktori Iskola
Év: 
2017/2018
Témavezető: 
Név: 
Temleitner László
Email cím: 
temleitner.laszlo@wigner.mta.hu
Intézet: 
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, Szilárdtestfizikai és Optikai Intézet
Beosztás: 
tudományos főmunkatárs
Tudományos fokozat: 
PhD
Konzulens: 
Név: 
Pokol Gergő
Email cím: 
pokol@reak.bme.hu
Intézet: 
Nukleáris Technikai Intézet
Beosztás: 
docens
Tudományos fokozat: 
PhD
Leírás: 

Kristályos fázisú anyagok röntgen-, vagy neutrondiffrakciós szórási képét a legtöbb esetben a Bragg-szórás dominálja, mely az atomok egységcellabeli átlagos pozícióiról szolgáltat információt. Ezen kívül azonban gyakran megjelenik egy jóval kisebb intenzitású diffúz szórás is, aminek analízisével az átlagos szerkezettől való eltérésről, az atomok közötti rövidtávú korrelációkról szerezhetünk információt. E kétféle szórási típus együtt alkotja a teljes diffrakciós szórási képet.

Kristályos anyagok teljes diffrakciós szórási képének modellezése az utóbbi években egyre népszerűbbé vált (pl. [Keen 2015]). Modellezése többféleképpen lehetséges, ezek egyike egy mérési adat által vezérelt szimulációs eljárás, az un. Reverse Monte Carlo (RMC [McGreevy 1988]) módszer. Alkalmazása során egy atomi koordinátákat tartalmazó konfigurációt módosítunk az atomok pozícióinak változtatásával, amiből számított teljes pordiffrakciós szórási kép lépésenként megközelíti a mértet. A szimuláció végén olyan konfigurációt kapunk, mely konzisztens a mért adattal: a korrelációk, a rövid távú rendezettség vizsgálata ezután az atomi koordináták alapján lehetséges.

E fenti séma alkalmazása azonban olyan konfigurációt eredményezhet, ami energetikai szempontból nem optimális. Ennek javítására jelenleg különböző egyszerű geometriai kényszerek alkalmazása a szokásos eljárás, azonban kölcsönhatási potenciál alkalmazása jóval pontosabb modelleket eredményezhet (folyadékok esetére lásd [Gereben 2012]). Ennek segítségével megnyílhat az út sok atomból álló molekulákat tartalmazó kristályos anyagok teljes diffrakciós szórási képének tanulmányozása felé.

A jelölt feladata két-test kölcsönhatást leíró potenciálok, valamint molekulákból álló kristályok esetében a molekulák összetartását megvalósító kötött potenciálok általános RMC szimulációs sémába való integrálása lenne az RMCPOW ([Mellergård 1999]) szimulációs kódban. A módszer alkalmazhatóságát molekuladinamikai szimulációból kiindulva a már korábban vizsgált mintákra (pl. jég Ih fázis, CBr4 [Temleitner 2010]) demonstrálná, valamint újabb anyagok vizsgálatánál hasznosítaná.

Hivatkozások:

[Gereben 2012] Gereben O., Pusztai, L.: "RMC_POT, a computer code for Reverse Monte Carlo modeling the structure of disordered systems containing molecules of arbitrary complexity", Journal of Computational Chemistry 33(2012), 2285, DOI: 10.1002/jcc.23058.
[Keen 2015] Keen, D. A., Goodwin, A. L.: "The crystallography of correlated disorder", Nature 521(2015), 303. DOI: 10.1038/nature14453.
[McGreevy 1988] McGreevy, R. L., Pusztai, L.: "Reverse Monte Carlo simulation: A new technique for the determination of disordered structures", Molecular Simulation 1(1988), 359, DOI: 10.1080/08927028808080958.
[Mellergård 1999] Mellergård, A., McGreevy, R. L.:"Reverse Monte Carlo modelling of neutron powder diffraction data", Acta Crystallographica A 55(1999), 783. DOI: 10.1107/S0108767399000197.
[Temleitner 2010] Temleitner, L., Pusztai, L., "Local order and orientational correlations in liquid and crystalline phases of carbon tetrabromide from neutron powder diffraction measurements", Physical Review B 81(2010) 134101. DOI: 10.1103/PhysRevB.81.134101.

Elvárások: 

Az általános elváráson felül előnyt jelent C++ vagy Fortran2003/2008 programozási nyelvek ismerete, illetve molekuladinamikai szimulációkban való jártasság

Munkahely neve: 
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont
Munkahely címe: 
1121 Budapest, Konkoly-Thege M. út 29-33.