Лаборатория математического моделирования материалов 

Основные научные направления лаборатории математического моделирования материалов Межвузовского научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению лежат в области компьютерного моделирования физических свойств материалов на атомно-молекулярном уровне методами молекулярной динамики и Монте-Карло; квантово-механическими ab initio вычислениями, основанными на теории функционала плотности и методах Хартри-Фока, в квантовой химии и физике твердого тела; моделированием и описанием свойств малоразмерных и наномасштабных структур.

Сотрудниками лаборатории занимаются компьютерным дизайном новых материалов, в том числе: поиском новых аллотропных форм углерода, кремния и германия, новых интерметаллидов, твердотельных электролитов и металлорганических каркасов. Моделирование физических свойств кристаллических структур осуществляется с использованием современных специализированных программных комплексов, таких как: VASP, CRYSTAL, cp2k, QuantumEspresso, DFTB+ - для расчетов в теории функционала плотности и LAMMPS, GULP, DEL_POLY – для расчетов методом молекулярной динамики и межатомного силового поля.

Вычислительные ресурсы лаборатории математического моделирования материалов позволяют проводить квантово-механические ab initio расчеты для ячеек моделирования, состоящих из сотен атомов, а расчеты методом классической молекулярной динамики проводятся для ячеек моделирования, состоящих десятков тысяч атомов.

Решаемые в настоящее время задачи:

1.​ Поиск новых перспективных катионных и анионных твердых электролитов (калиевые, натриевые, литиевые, алюминиевые и кислородные), и расчет их основных характеристик методами теории функционала плотности и классической молекулярной динамики.

2.​ Расчет температурной зависимости упругих констант металлов и их сплавов в квазигармоническом приближении (квантово-механические вычисления) и при высоких температурах (метод молекулярной динамики).

3.​ Поиск новых аллотропных форм углерода, кремния и германия в гибридном тополого-квантово-механическом подходе, и моделирование их физических свойств.

4.​ Расчет свойств ионных соединений (сульфидов, сульфатов, селенитов, селенатов) в теории функционала плотности и поиск новых соединений данного класса с заданными свойствами.

5.​ Квантово-механическое моделирование свойств поверхности магния и моделирование адсорбции кислорода на поверхности магния.

6.​ Ab initio расчет свойств металлорганических каркасов и моделирование абсорбции газов пористыми структурами.