МЕГАГРАНТЫ

Лаборатория моделирования и разработки новых материалов

О лаборатории

Наименование проекта Компьютерное моделирование и разработка новых материалов на основе фундаментальных принципов современной физики

Ссылка на официальный сайт

№ договора:
14.Y26.31.0005

Наименование ВУЗа:
ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Области научных исследований:
Физика

Цель проекта:
Разработка с использованием аппарата фундаментальной квантовой физики теоретических инструментов нового поколения, обладающих предсказательной силой, достаточной для интеллектуального дизайна материалов — автоматизированного предсказания составов и структуры материалов по заданным свойствам.

Задачи проекта:
— Значительно сократить время, требуемое на открытие перспективных материалов, и доказать их практическую ценность для коммерческого рынка.
— Поменять эмпирическую парадигму разработки материалов, господствующую в человеческой истории несколько тысяч лет. Дать материаловедению третьего тысячелетия по-настоящему мощный инструмент для ускоренной разработки новых материалов.

Ведущий учёный

abrikosov 

ФИО: Абрикосов Игорь Анатольевич

 

Ученые степень и звание:
Доктор физико-математических наук, Профессор

Занимаемая должность:

Руководитель научного отдела теории и моделирования университета г. Линчепинг, Швейцария

Области научных интересов:

Область исследования проф. Абрикосова покрывает широкий спектр фундаментальных проблем в теоретической физики твёрдого состояния. Она включает разработку эффективных первопринципных методов, их реализацию в форме цельных компьютерных кодов и приложений для описания и понимания свойств материалов. Исследования в основном ориентированы на проблемы электронной структуры конденсированных кристаллических систем. Главные задачи исследования – углубление фундаментального понимания свойств материалов на основе базовых принципов квантовой механики и предоставление этих знаний в распоряжение (применение этих знаний в сфере) прикладного материаловедения, смеженных научных дисциплин и промышленности.

Научное признание:

2011 - Индивидуальный Шведского фонда стратегических исследований для успешных руководителей научных исследований

2007 - Премия Гёрана Густафсона по физике, одна из наиболее престижных национальных премий Швеции.

2001 - Индивидуальный грант Шведского фонда стратегических исследований за достижения в руководстве научными исследованиями.

2000 - Премия Оскара, присуждается один раз в год молодым ученым, которые проявили особый талант к научной работе.

Научные достижения:

-Новые теоретические методы: локально самосогласованный метод функций Грина (LSGF) и метод точных МТ орбиталей с приближением когерентного потенциала (EMTO-CPA) [Phys. Rev. Lett. 76, 4203 (1996), Phys. Rev. Lett. 87, 156401 (2001)].

-Теория инварного эффектов в сплавах системы Fe-Ni .

-Открытие фазового расслоения вызванного давлением в системе Fe-Si.

-Открытие стабилизации ОЦК фазы сплава Fe-Ni при высоких давлениях.

-Теория аномальной стабильности малохромистых сталей .

-Теория кислородоудерживающей способности церия и улучшения эффективности топливных элементов со-легированием.

-Теоретическое понимание влияния магнитного беспорядка на уравнение состояния CrN.

-Концепция получения многокомпонентных сплавов для твердых покрытий.

-Открытие электронных топологических переходов в ГПУ железе.

232 публикации в базе данных ISI Web of Knowledge, включая 48 публикаций-писем в журналах с высоким импакт-фактором, таких как Science, Nature Materials и др. Пять зарегистрированных патентов.

1.
M. van Schilfgaarde, I. A. Abrikosov, and B. Johansson, "Origin of the Invar effect in iron nickel alloys", Nature 400, 46 (1999), 166 citations.
2.
L. Dubrovinsky, N. Dubrovinskaia, F. Langenhorst, D. Dobson, D. Rubie, C. Geshmann, I. A. Abrikosov, B. Johansson, V. I. Baykov, L. Vitos, T. Le Bihan, W. A. Crichton, V. Dmitriev, and H.-P. Weber, "Iron-silica interaction at extreme conditions and the electrically conducting layer at the base of Earth's mantle", Nature 422, 58 (2003), 74 citations.
3.
L. Dubrovinsky, N. Dubrovinskaia, O.Narygina, A. Kuznetzov, V.Prakapenka, L. Vitos, B. Johansson, A. S. Mikhaylushkin, S. I. Simak, and I. A. Abrikosov, “Experimental Evidences for Body-Centred-Cubic Phase of Iron-Nickel Alloy in the Earth’s Core”, Science 316, 1880 (2007), 76 citations.
4.
N. V. Skorodumova, S. I. Simak, B. I. Lundqvist, I. A. Abrikosov, and
B. Johansson, "Quantum origin of the oxygen storage capability of ceria", Phys. Rev. Lett. 89, 166601 (2002), 205 citations
5.
I. A. Abrikosov and H. L. Skriver, "Self-consistent linear muffin-tin orbitals coherent-potential technique for bulk and surface calculations: Cu-Ni, Ag-Pd, and Au-Pt random alloys", Phys. Rev. B 47, 16532 (1993), 164 citations.
6.
I. A. Abrikosov, A. M. N. Niklasson, S. I. Simak, B. Johansson, A. V. Ruban, and H. L. Skriver, "Order-N Green's function technique for local environment effects in alloys", Phys. Rev. Lett. 76, 4203 (1996), 136 citations.
7.
L. Vitos, I. A. Abrikosov, and B. Johansson, "Anisotropic lattice distortions in random alloys from first-principles theory", Phys. Rev. Lett. 87, 156401 (2001), 173 citations.
8.
I. A. Abrikosov, S. I. Simak, B. Johansson, A. V. Ruban, and H. L. Skriver, "Locally self-consistent Green's function approach to electronic structure problem", Phys. Rev. B 56, 9319 (1997), 124 citations.
9.
N. V. Skorodumova, R. Ahuja, S. I. Simak, I. A. Abrikosov, B. Johansson, and B. I. Lundqvist, "Electronic, bonding and optical properties of CeO2 and Ce2O3 from first principles", Phys. Rev. B 64, 115108 (2001), 165 citations.
10.
P. Olsson, I. A. Abrikosov, L. Vitos, and J. Wallenius, "Ab initio formation energies of Fe-Cr alloys", J. Nucl. Mater. 321, 84 (2003), 138 citations.

Результаты исследований

Публикации

2014


V. Ivády, T. Simon, J. R. Maze, I. A. Abrikosov and A. Gali. "Pressure and temperature dependence of the zero-field splitting in the ground state of NV centers in diamond: A first-principles study", Phys. Rev. B, Vol. 90, Dec, 2014, pp. 235205.
L. V. Pourovskii, J. Mravlje, M. Ferrero, O. Parcollet and I. A. Abrikosov. "Impact of electronic correlations on the equation of state and transport in $\ensuremath{\epsilon}$-Fe", Phys. Rev. B, Vol. 90, Oct, 2014, pp. 155120.
A. A. Tal, E. P. M\"unger, I. A. Abrikosov, N. Brenning, I. Pilch and U. Helmersson. "Molecular dynamics simulation of the growth of Cu nanoclusters from Cu ions in a plasma", Phys. Rev. B, Vol. 90, Oct, 2014, pp. 165421.
A. V. Ponomareva, Y. N. Gornostyrev and I. A. Abrikosov. "\textitAb initio calculation of the solution enthalpies of substitutional and interstitial impurities in paramagnetic fcc Fe", Phys. Rev. B, Vol. 90, Jul, 2014, pp. 014439.
H. Lind et al. "High temperature phase decomposition in TixZryAlzN", AIP Advances, Vol. 4. 2014.
I. A. Abrikosov, A. Y. Nikonov, A. V. Ponomareva, A. I. Dmitriev and S. A. Barannikova. "Theoretical Modeling of Thermodynamic and Mechanical Properties of the Pure Components of Ti and Zr Based Alloys Using the Exact Muffin-Tin Orbitals Method", Russian Physics Journal, Vol. 56. 2014, pp. 1030-1038.

2015


N. Shulumba et al. "Temperature-dependent elastic properties of Ti1−xAlxN alloys", Applied Physics Letters, Vol. 107. 2015.
K. A. Kuptsov, P. V. Kiryukhantsev-Korneev, A. N. Sheveyko and D. V. Shtansky. "Structural transformations in TiAlSiCN coatings in the temperature range 900–1600 °C", Acta Materialia, Vol. 83. 2015, pp. 408 - 418.
N. M. Caffrey, R. Armiento, R. Yakimova and I. A. Abrikosov. "Charge neutrality in epitaxial graphene on $6H$-SiC(0001) via nitrogen intercalation", Phys. Rev. B, Vol. 92, Aug, 2015, pp. 081409.
A. Gällström et al. "Optical properties and Zeeman spectroscopy of niobium in silicon carbide", Phys. Rev. B, Vol. 92, Aug, 2015, pp. 075207.
A. A. Tal, E. P. M\"unger and I. A. Abrikosov. "Morphology transition mechanism from icosahedral to decahedral phase during growth of Cu nanoclusters", Phys. Rev. B, Vol. 92, Jul, 2015, pp. 020102.
O. Y. Vekilova, L. V. Pourovskii, I. A. Abrikosov and S. I. Simak. "Electronic correlations in Fe at Earth's inner core conditions: Effects of alloying with Ni", Phys. Rev. B, Vol. 91, Jun, 2015, pp. 245116.
Z. Raza, N. Shulumba, N. M. Caffrey, L. Dubrovinsky and I. A. Abrikosov. "First-principles calculations of properties of orthorhombic iron carbide ${\mathrmFe}_7{\mathrmC}_3$ at the Earth's core conditions", Phys. Rev. B, Vol. 91, Jun, 2015, pp. 214112.
E. Mozafari, B. Alling, P. Steneteg and I. A. Abrikosov. "Role of N defects in paramagnetic CrN at finite temperatures from first principles", Phys. Rev. B, Vol. 91, Mar, 2015, pp. 094101.
K. Szász, V. Ivády, I. A. Abrikosov, E. Janzén, M. Bockstedte and A. Gali. "Spin and photophysics of carbon-antisite vacancy defect in $4H$ silicon carbide: A potential quantum bit", Phys. Rev. B, Vol. 91, Mar, 2015, pp. 121201.
D. G. Sangiovanni, B. Alling, P. Steneteg, L. Hultman and I. A. Abrikosov. "Nitrogen vacancy, self-interstitial diffusion, and Frenkel-pair formation/dissociation in $B1$ TiN studied by \textitab initio and classical molecular dynamics with optimized potentials", Phys. Rev. B, Vol. 91, Feb, 2015, pp. 054301.
Y. K. Vekilov, O. M. Krasilnikov and A. V. Lugovskoy. "Elastic properties of solids at high pressure", Physics-Uspekhi, Vol. 58. 2015, pp. 1106.
M. P. Belov, A. B. Syzdykova, Y. K. Vekilov and I. A. Abrikosov. "Hydrogen in palladium: Anharmonicity of lattice dynamics from first principles", Physics of the Solid State, Vol. 57. 2015, pp. 260-265. ]
A. V. Ponomareva, Y. N. Gornostyrev and I. A. Abrikosov. "Energy of interaction between carbon impurities in paramagnetic $\gamma$-iron", Journal of Experimental and Theoretical Physics, Vol. 120. 2015, pp. 716-724.
F. Tasnádi, F. Wang, M. Odén and I. A. Abrikosov. "Special quasirandom structure method in application for advanced properties of alloys: A study on Ti0.5Al0.5N and TiN/Ti0.5Al0.5N multilayer", Computational Materials Science, Vol. 103. 2015, pp. 194 - 199.
Z. Raza, B. Alling and I. A. Abrikosov. "Computer simulations of glasses: the potential energy landscape", Journal of Physics: Condensed Matter, Vol. 27. 2015, pp. 293201.
K. A. Kuptsov, P. V. Kiryukhantsev-Korneev, A. N. Sheveyko and D. V. Shtansky. "Surface modification of TiAlSiCN coatings to improve oxidation protection", Applied Surface Science, Vol. 347. 2015, pp. 713 - 718.

2016


А.И. Ерофеев, М.В. Матвеев, С.Г. Терехин, О.А. Захарова, П.В. Плотникова, О.Л. Власова. Оптогенетика — новый метод исследования нейрональной активности. Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки №3(225) 2015, стр. 61-74. DOI: 10.5862/JPM.225.7.

2016

B. Alling, F. Körmann, B. Grabowski, A. Glensk, I. A. Abrikosov and J. Neugebauer. "Strong impact of lattice vibrations on electronic and magnetic properties of paramagnetic Fe revealed by disordered local moments molecular dynamics", Phys. Rev. B, Vol. 93, Jun, 2016, pp. 224411.
B. Alling, F. Koermann, B. Grabowski, A. Glensk, I. A. Abrikosov and J. Neugebauer. "Strong impact of lattice vibrations on electronic and magnetic properties of paramagnetic Fe revealed by disordered local moments molecular dynamics", PHYSICAL REVIEW B, Vol. 93, JUN 9, 2016.
A. A. Tal et al. "Pressure-induced crossing of the core levels in $5d$ metals", Phys. Rev. B, Vol. 93, May, 2016, pp. 205150.
V. Potapkin et al. "Magnetic interactions in NiO at ultrahigh pressure", Phys. Rev. B, Vol. 93, May, 2016, pp. 201110.
F. Wang, I. A. Abrikosov, S. I. Simak, M. Odén and F. M\. "Coherency effects on the mixing thermodynamics of cubic ${\mathrmTi}_{1\ensuremath-x}{\mathrmAl}_x\mathrmN/\mathrmTiN$(001) multilayers", Phys. Rev. B, Vol. 93, May, 2016, pp. 174201.
D. G. Sangiovanni, O. Hellman, B. Alling and I. A. Abrikosov. "Efficient and accurate determination of lattice-vacancy diffusion coefficients via non equilibrium \textitab initio molecular dynamics", Phys. Rev. B, Vol. 93, Mar, 2016, pp. 094305.
M. Dahlqvist et al. "Magnetically driven anisotropic structural changes in the atomic laminate $\mathrmM{\mathrmn}_2\mathrmGaC$", Phys. Rev. B, Vol. 93, Jan, 2016, pp. 014410.
M. Dahlqvist. "Benefits of oxygen incorporation in atomic laminates", Journal of Physics: Condensed Matter, Vol. 28. 2016, pp. 135501.
D. G. Kvashnin, A. V. Krasheninnikov, D. Shtansky, P. B. Sorokin and D. Golberg. "Nanostructured BN-Mg composites: features of interface bonding and mechanical properties", Phys. Chem. Chem. Phys., Vol. 18. 2016, pp. 965-969.
K. L. Firestein et al. "Structural analysis and atomic simulation of Ag/BN nanoparticle hybrids obtained by Ag ion implantation", Materials & Design, Vol. 98. 2016, pp. 167 - 173.

Результаты за 2016 год

3.7 Изучение структурных дефектов в квазикристаллических и нано-материалах.
3.5. Организация экспериментального подтверждения результатов моделирования.
3.4. Поиск легирующего элемента или комбинации легирующих элементов, которые позволят оптимизировать запрещенную зону полупроводниковых соединений для приложений в энергетике.
3.3. Моделирование многокомпонентных наноструктурных покрытий.
3.2. Моделирование сплавов на основе железа при экстремально высоком давлении (до 350 ГПа).
3.1 Поиск новых сплавов на основе Zr и Ti для атомной энергетики, а также аэрокосмических и медицинских приложений.

Back to top