Expertise

- Berekening van structurele, elektronische, magnetische en optische eigenschappen van moleculaire en kristalstructuren, vooral 2D-materialen, met behulp van density-functionaaltheorie. - Temperatuurafhankelijke magnetische eigenschappen van magnetische kristalstructuur door gebruik te maken van klassieke Monte-Carlo-simulatie op Ising Model.

Techniek

Computationele fysica Density-functionele theorie en Monte-Carlo-simulaties

Gebruikers

Wie voert een experimentele studie uit op een materiaal en heeft een theoretische en computationele analyse en voorspelling op structurele, elektronische en magnetische eigenschappen nodig.

Trefwoorden

Theoretische studie

Expertise rond kwantumtheorie toegepast op nanoschaal en nano-gestructureerde materialen, met het oog op hun mechanische, elektronische, magnetische en optische eigenschappen. De gebruikte methologie is in de eerste plaats de dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT), in de praktijk gebracht m.b.v. sterk geparallelliseerde computerberekeningen. Mijn huidige onderzoek draait rond nieuwe kwantumtoestanden in tweedimensionale materialen, zoals bvb. transitiemetaal dichalcogeniden, met een sterke focus op collectief kwantumgedrag van de elektronen, o.a. supergeleiding. DFT resultaten worden hiervoor gecombineerd met aangepaste kwantumveldentheorieën voor de beschrijving van deze collectieve kwantumtoestanden. Hierbovenop werd veel ervaring rond de werking van zonnecellen en andere energietoepassingen opgebouwd.

Techniek

Elektronische structuurberekeningen, voornamelijk dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) en dichtheidsfunctionaalstoringstheorie (DFPT) om het gedrag van de elektronen, van gekwantiseerde roostertrillingen die fononen genoemd worden en van de elektron-fonon interactie. Brede ervaring met DFT programma's zoals ABINIT, Quantum Espresso en VASP, en met het efficiënt gebruiken van deze codes op high-performance computerclusters.

Gebruikers

Theoretische ondersteuning, voorspellingen en interpretatie van resultaten kunnen aangeleverd worden voor experimentele onderzoeksgroepen en bedrijven die werken op nieuwe functionele en nanoschaal materialen, bedoeld voor computing, sensoren en energietoepassingen.

Trefwoorden

Elektronische structuurberekeningen, Supergeleiding, Tweedimensionale materialen

Expertise in theorie van de gecondenseerde materie, computationele fysica, materiaalmodellering. Aanvullende expertise op het gebied van projectbeheer, EU-financiering.

Techniek

Computationele fysica Theorie van de gecondenseerde materie Tight-binding benaderingen in de materiaalkunde Modellering van opto-elektronisch in nanowetenschap

Gebruikers

Academic researchers, PhD and Master students

Trefwoorden

Kwantumtransport, Numerieke methoden, Kwantumfysica, Supergeleiders, Fysica van de gecondenseerde materie, Nanomaterialen, Grafeen

Magnetisme, simulatie van spindynamiek en micromagnetisme, magnetische skyrmionen en spingolven

Techniek

Ab initio berekeningen, spindynamica en micromagnetische simulaties

Gebruikers

Academici, ontwikkelaars van magnetische apparaten

Trefwoorden

Magnetische materialen, Spintronica, Magnonics, Skyrmionen

- Statistische fysica van kwantumsystemen in evenwicht en uit evenwicht, i.h.b. het canonieke ensemble en het groot-canonieke ensemble en de numerieke implementaties van de overeenkomstige grootheden (vrije energie, chemische potentiaal, entropie, distributiefuncties, correlatiefuncties enz.). - Halfgeleiderfysica en theoretisch onderzoek van kwantumtransport in nano-componenten (kwantumdraden, laagdimensionale geleiders en veldeffecttransistoren enz.). - Theorie van kwantummagnetisme met Heisenberg-spinsystemen en afgeleide modellen (xy-model, xxz-model, Ising-model) als basismodellen.

Techniek

- Onderzoek over de statistische fysica van niet-interagerende bosonen en fermionen in evenwicht moet voor het canonieke ensemble (CE) gebruik maken van andere methodes en technieken dan voor het groot-canonieke ensemble (GCE). De gebruikelijke factorisate van de GCE-partitiefunctie in eendeeltjesbijdragen die tot formeel eenvoudige resultaten leidt voor alle relevante grootheden kan in het CE niet worden toegepast omwille van de expliciete vastlegging van het deeltjesaantal N. Alternatieve methodes voor het CE zijn gebaseerd op de numerieke bepaling van de integraalvoorstelling die voor de CE-partitiefunctie kan worden afgeleid, en recursierelaties voor voldoende lage waarden van N. - Om kwantumtransport in laagdimensionale structuren te onderzoeken, worden vooral technieken gebruikt die zijn gebaseerd op Wigner- en Wigner-Boltzmann-distributiefuncties evenals op niet-evenwichtsdisributiefuncties die worden bepaald door de zelf-consistente oplossing van de kwantummechanische balansvergelijkingen voor momentum, energie en zonodig momenten van hogere orde. - Kwantummagnetisme wordt bestudeerd m.b.v. thermische "double-time" Greense functies die, mits de beschikbaarheid van een adequaat ontkoppelingsschema, een unieke en niet-perturbatieve methode bieden om de magnetisatie van kleine en grote systemen over het hele temperatuurgebied vanaf T = 0 tot de kritieke temperatuur T = Tc (als die bestaat) uit te rekenen.

Gebruikers

Onderzoekers die gebaat kunnen zijn met de expertise situeren zich in volgende groepen: - (theoretische) fysici, chemici, biofysici en onderzoekers in de farmaceutische wetenschappen die toepassingen uit de statistische fysica en thermodynamica moeten verwerken; - fysici, burgerlijk en burgerlijk natuurkundig ingenieurs die zich bezighouden met de ontwikkeling van nieuwe componenten op nanometerschaal (halfgeleiders, tweedimensionale metarialen e.d.) en de ontwikkeling van bijbehorende simulatieprogramma's.

Trefwoorden

Statistische fysica, Magnetisme, Kwantumstatistiek, Kwantumtransport

Chemische veranderingen in de materialen. Elektronische en magnetische eigenschappen van de materialen

Techniek

DFT berekeningen met gebruik van VASP. Coding

Gebruikers

Elektronische industrie onderzoekers

Trefwoorden

Theoretische studie

High-performance computations for material physics problems (in the past applied to superconducting, magnetic, metal-semiconductor hybrid materials, as well as soft-hard matter hybrids, e.g. large biomolecules with metallic ions/atoms/nanoparticles). Description of quantum effects in atomically-engineered functional materials for specific electronic, magnetic, and/or optical performance. Design, engineering and characterization of electronic devices based on new functional materials.

Techniek

Developing theoretical models for physical processes in materials science and biochemistry. Performing simulations using model-suited software platforms and homemade codes. Efficient use of parallel CPU and GPU computing. Computational techniques for simulations ranging from atomistic scale (DFT, QMC), over mesoscale ((reactive) molecular dynamics, finite-difference/element methods) to macro scale (specific solvers for (coupled) nonlinear differential equations, suited for mechanical/thermal/optical and other properties). Calculation of mechanical and transport properties of soft-hard matter composites, specifically elastic transport properties, vibrational frequencies, and coupling of vibrational modes to electrons. Structural calculations using AbInit and LAMMPS. Quantum transport calculations using Quantum Espresso and TranSiesta.

Gebruikers

These techniques and their application to materials are of direct relevance to any engineer working on R&D related to functional materials, as well as nanotechnology and electronic devices beyond CMOS. Some of the available computational techniques are applicable on macroscale in e.g. stress-tests of materials, analysis of economic data, modelling spreading diseases, or any other problem described by (coupled) differential equations.

Trefwoorden

Materiaalwetenschappen, Computationele fysica

Karakterisatie van structurele, elektronische, optische en magnetische eigenschappen van materialen door middel van "first-principles" (i.e. kwantummechanische) elektronische structuurberekeningen. Karakterisatie van de rol van defecten en onzuiverheden in halfgeleiders en isolatoren.

Techniek

First-principles elektronische structuurberekeningen.

Gebruikers

Materialenindustrie

Trefwoorden

Ab-initioberekeningen, Berekeningen eerste beginselen, Modelbouw

- Modellering van halfgeleiders en van elektrische en magnetische processen.

Techniek

- Computer modelling - Modelleren met FEMLAB - Monte Carlo en Moleculaire dynamica simulaties - Ab initio berekeningen

Gebruikers

Andere onderzoekers.

Trefwoorden

Halfgeleiders, Magnetische eigenschappen, Modellering

Ik doe theoretisch onderzoek naar ladingstransport in magnetische topologische isolatoren. Een topologische isolator is een materiaal dat aan de binnenkant een isolator is, maar aan de buitenkant geleidende toestanden heeft, waardoor elektronen alleen over het oppervlak van het materiaal kunnen reizen.

Techniek

We onderzoeken de transporteigenschappen van materialen met behulp van theoretische kwantumfysica.

Gebruikers

De meest potentiële toepassingen van topologische isolatoren zijn spintronische apparaten en dissipatieloze transistors voor kwantumcomputers. Bovendien hebben topologische isolatiematerialen praktische toepassingen in geavanceerde magneto-elektronische en opto-elektronische apparaten.

Trefwoorden

Vervoer opladen, Kwantum materiaal, Topologische isolator

Cem Sevik is een expert op het gebied van computationele gecondenseerde materie en materiaalwetenschap. Hij heeft meer dan 15 jaar uitgebreide ervaring in de karakterisering van elektronische, optische, thermische, thermo-elektrische, piëzo-elektrische, ferro-elektrische, energieopslag- en supergeleidende eigenschappen van materialen (in het bijzonder tweedimensionaal) met methoden die voornamelijk gebaseerd zijn op Density Functional Theory en Klassieke /First-Principles Moleculaire Dynamica Simulaties. Hij heeft ook ervaring met het genereren van interatomaire en machinaale leerpotentieel voor materialen. De projecten met betrekking tot de zoektocht naar nieuwe tweedimensionale kristallen voor gebruik in energieopwekking/-omzetting, sensor- en ionenbatterijtoepassingen zijn hebben zijn bijzondere interesse. Hij heeft ook expertise in de groei van chemische dampafzetting en RAMAN- en PL-karakterisering van nieuwe tweedimensionale materialen zoals MoS2, MoSe2, WS2 en Mo2C.

Techniek

Eerste belangrijkste statische/dynamische simulaties (elektronisch, optisch, dynamisch, thermodynamisch, piëzo-elektrisch, thermo-elektrisch, supergeleidend, transport, enz. Eigenschappen) Seriële en parallelle computersoftwareontwikkeling (Fortran, Python, C++) HPC-beheer CVD-groei Raman- en PL-karakterisering

Gebruikers

IMEC, Opto-elektronische Industrie, Thermo-elektrische Industrie, Zonnecelindustrie, Quantum Computing-gemeenschap, Toepassingen voor schone en hernieuwbare energie, Materialen voor extreme omgevingen

Trefwoorden

Theoretische studie, Nano-optica, Moleculaire dynamica, Kwantumpunten en draden, Hydrice computationele technieken, Kwantummechanische hamiltoniaan

Mijn specifieke onderzoek is voornamelijk gebaseerd op tweedimensionale ultradunne structuren. Hun structurele, magnetische, elektronische, vibrerende en elastische eigenschappen worden bestudeerd door middel van eerste-principesberekeningen op basis van Density Functional Theory (DFT). Specifiek voor de vibratie-eigenschappen van ultradunne materialen, onderzoeken we de fononische eigenschappen en het Raman-spectrum van het materiaal om informatie te krijgen over de structurele fasen. Voor de mechanische eigenschappen van een materiaal analyseren we het trek-stressgedrag van het materiaal om de lineaire en niet-lineaire elastische eigenschappen te onderzoeken. Elektronische eigenschappen worden geanalyseerd in termen van de elektronische banddispersies, effectieve massa's van elektronen en gaten, en de op atomaire orbitalen gebaseerde band ontlede ladingsdichtheden.

Techniek

In mijn onderzoek worden op DFT gebaseerde simulatiepakketten zoals VASP, SIESTA, QUANTUM ESSPRESSO en OPENMX gebruikt voor verschillende soorten systemen.

Gebruikers

Experimentele groepen, die werken aan ultradunne kristalstructuren, kunnen hun experimentele waarnemingen ondersteunen om onderliggende mechanismen op atomair niveau te begrijpen.

Trefwoorden

Vibrationele analyse, Density functional theory, Tweedimensionale materialen, Eigenschappen van elasticiteit