Skip to main content

Simulation af soft-condensed matter

 Vejleder: Carsten Svaneborg

Projektbeskrivelse:

Plastik, gummi, og geler er eksempler på soft-condensed materialer. Disse materialer har komplekse egenskaber såsom viskoelastisk respons når de deformeres, dvs. de er et sted mellem flydende væsker og elastiske faste stoffer. Polymere er lange tråd formede fleksible molekyler, og de kan være i et utal af konformationer, som typisk ligner random walks fordi de har højest entropi. I materialerne er polymerene er filtret sammen som vist på visualiseringen.

Det centrale fysiske spørgsmål er hvordan materialeegenskaber opstår ud af molekylernes konformationer, deres dynamik, og deres respons til deformation. Materialeegenskaber kan let måles f.eks. ved at vi hiver i en elastik og måler den kraft den reagerer med. Problemet er blot at vi ikke ved hvad der sker med molekylerne inde i elastikken, eller hvad for en 3D netværksstruktur disse molekyler indgår i. Det er derfor eksperimentelt ret svært at studere dette spørgsmål.

Løsningen er at bruge HPC – high performance computer simulationer. Vi bygger computer modeller af polymermaterialer på det molekylære niveau og undersøger hvad der sker når man hiver i dem. Det giver os data, som vi kan undersøge og bruge til at forstå spørgsmålet bedre samt forbedre teorier og analyse af eksperimenter.

 Projekter som jeg syntes er interessante kombinere et eller flere elementer af:

* Soft-matter fysik (polymere, flydende krystaller, colloider, aktive matter, glassy systemer, ..)

* Udvikling af simulations metoder / modeller (statistisk fysik, Molecular Dynamics, Monte Carlo, ..)

* Implementation og optimering af metoder/modeller i form af simulations kode.

 Alt efter dine interesser kan vi strikke et projekt sammen som balancerer de tre ovenstående elementer og som er af gensidig interesse. Send et email, og så kan vi diskuterere mulige projekter. Nedenstående er en tilfældig liste af projekt eksempler, som sikkert allerede vil være forældet når du læser dem.

  • Simulation af polymer netværks elastiske egenskaber
  • Udvikle nye effektive simulationsmodeller til polymere
  • Simulation af geler af stive polymere. Hvad er deres materiale egenskaber?
  • Simulation af 2D materialer, f.eks. crumbling transition af graphen
  • Statistisk mekanisk teori for dynamikken af en stiv polymer.
  • Udvikle gitter modeller af elastiske materialer og numerisk undersøge hvordan brud opstår og udvikler sig
  • Simulation af polymer materialer, der kan krystalliserer
  • Simulation af stive polymerer med segmental repulsive interactions.
  • Optimering af Kremer-Grest polymer modellen.
  • Numeriske eksperimenter med Möbius energien for knuder.
  • Simulation af en polymer i et miljø af forhindringer.
  • Simulation af termiske fluktuationer af AFM cantilevers. (med Adam)
  • Karakteriserer glassy dynamik af hårde kolloider (med Paolo)
  • Udvikle ny kode og funktioner i LAMMPS Molecular Dynamics koden.

Se http://www.zqex.dk for information om min gruppe.

Institut for Fysik, Kemi og Farmaci Syddansk Universitet

  • Campusvej 55
  • Odense M - DK-5230
  • Telefon: 6550 3520

Sidst opdateret: 03.09.2021