DSA Faculty
API
← к списку преподавателей

Стегайлов Владимир Владимирович

Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Профиль на hse.ru ↗ тел.: +7 (495) 772-95-90 | 15016
Публикаций
92
Языков
2
Наград
5
Конференций
12
Профиль Публикации (92) Курсы (5)

Профессиональные интересы

Атомистическое и многомасштабное моделированиесуперкомпьютерные технологиивысокопроизводительные вычисления

Должности

  • Ведущий научный сотрудник — Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова, Международная лаборатория суперкомпьютерного атомистического моделирования и многомасштабного анализа
  • Профессор — Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова, Департамент прикладной математики

Био

  • · Начал работать в НИУ ВШЭ в 2014 году.
  • · Научно-педагогический стаж: 32 года.

Образование

  • 2012 · Доктор физико-математических наук: МФТИ, специальность 01.04.07 «Физика конденсированного состояния», тема диссертации: Классические и квантовые атомистические модели отклика конденсированных сред на интенсивные энергетические воздействия
  • 2009 · Ученое звание: Доцент
  • 2005 · Кандидат наук: специальность 01.04.02 «Теоретическая физика», тема диссертации: Теоретические основы исследования методом молекулярной динамики фазовых превращений в метастабильных кристаллах и жидкостях
  • 2004 · Магистратура: Московский физико-технический институт, специальность «Прикладные математика и физика», квалификация «Магистр»

Опыт работы

  • · 1997: лаборант ЛЯП ОИЯИ (во время летних каникул) с
  • · 1999: работаю в научной группе проф. Г.Э. Нормана
  • · 2001-2004: стажер-исследователь ИТЭС ОИВТ РАН
  • · 2004-2005: младший научный сотрудник ИТЭС ОИВТ РАН
  • · 2005-2007: научный сотрудник ИТЭС ОИВТ РАН
  • · 2007-2009: старший научный сотрудник ОИВТ РАН
  • · 2009-2013: заведующий лабораторией ОИВТ РАН
  • · 2013-н.в.: заведующий отделом ОИВТ РАН
  • · 2006-н.в.: преподаю в МФТИ, профессор, зам. зав. базовой кафедрой физики высокотемпературных процессов в ОИВТ РАН
  • · 2010-2012: ежегодные рабочие визиты в Аргоннскую Национальную Лабораторию (США)
  • · 2010-2013: ведущий научный сотрудник Центра фундаментальных и прикладных исследований ВНИИА им. Н.Л.Духова

Награды и поощрения

  • · Победитель конкурса на право получения средств для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации (Конкурс НШ-2018), проект "Развитие суперкомпьютерных методов многомасштабного и атомистического моделирования для расчета свойств рабочих тел, материалов и процессов, ориентированных на новые энергетические технологии" (НШ-5922.2018.8) Премия Президента Российской Федерации молодым ученым в области науки и инноваций за 2015 год Работа "Атомистическое моделирование взаимодействия электролитов с графитовыми наноструктурами в перспективных суперконденсаторах" (А.В. Ланкин, В.В. Стегайлов) получила 2-ю премию по секции "Математическое моделирование нанотехнологий" Международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, который проходил в рамках Роснанофорума 6-8 октября 2009 г. Работа "Деформационные и прочностные свойства наноструктурных конструкционных материалов" (В.В. Стегайлов, А.Ю. Куксин, А.В. Янилкин, С.В. Стариков) получила 1-ю премию по секции "Математическое моделирование нанотехнологий" Международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, который проходил в рамках Роснанофорума 3-5 декабря 2008 г. Работа "Моделирование свойств наноматериалов методами классической и квантовой молекулярной динамики" (В.В. Стегайлов, Г.Э. Норман, А.Ю. Куксин, А.В. Янилкин, С.В. Стариков, П.А. Жиляев, В.В. Писарев, О.В. Сергеев) победила в конкурсе проектов в сфере высокопроизводительных вычислений, организованного совместно Российской корпорацией нанотехнологий (РОСНАНО) и корпорацией Intel в 2008 г. Премия РАО "ЕЭС России" и Российской академии наук в области энергетики и смежных наук "Новая генерация-2005" для молодых ученых Медаль РАН с премией для студентов вузов России за 2004 г. Стипендия Фонда "Династия" и Международного центра фундаментальной физики в Москве (для студентов 2003-2004 гг., для аспирантов 2005-2006 гг.) Гранты Москвы "Аспирант-2005", "Студент - 2004, 2003, 2002" Гранты "Соросовский студент - 2001, 2000, 1999"
  • · Надбавка за публикацию в журнале из Списка А (и приравненном к нему научном издании) (2025–2026, 2024–2025, 2023–2024)
  • · Надбавка за публикацию в международном рецензируемом научном издании (2022–2023, 2021–2022, 2020–2021, 2017–2019)
  • · Надбавка за статью в зарубежном рецензируемом журнале (2014–2016)
  • · Лучший преподаватель — 2018

Гранты и проекты

  • — · на соискание учёной степени кандидата наук

Конференции (12)

Показать все
  • · 2023: Суперкомпьютерные дни в России 2023 (Москва). Доклад: GPU-accelerated matrix exponent for solving 1D time-dependent Schrödinger equation
  • · 2020: Математическое Моделирование и Суперкомпьютерные Технологии (Нижний Новгород). Доклад: Алгоритм Матричного Умножения для Нескольких GPU, Объединенных Высокоскоростными Каналами Связи
  • · 2017: 60 Научная конференция МФТИ (Долгопрудный). Доклад: Учет квантовых эффектов ядер в жидкости методом интегралов по траекториям
  • · 2017: XXXII International Conference on Interaction of Intense Energy Fluxes with Matter ELBRUS-2017 (Эльбрус). Доклад: Finite­-difference time­-domain simulation of the interaction between ultrashort laser pulses and metal nanoparticles
  • · 2016: 11th International High Power Laser Ablation & Directed Energy Symposium (HPLA-2016) (Санта-Фе). Доклад: Pressure, ionization and effective ion-ion interaction in electronically excited warm dense metals
  • · 2016: ARM Research Summit 2016 (Cambridge). Доклад: Practical Efficiency of ARM CPUs: Classical Molecular Dynamics Benchmark
  • · 2015: 13th International Conference "Parallel Computing Technologies" (PaCT-2015) (Петрозаводск). Доклад: HPC Hardware Efficiency for Quantum and Classical Molecular Dynamics
  • · 2015: ISC High Performance (International Supercomputing Conference ISC-2015) (Франкфурт). Доклад: Coupling efficiency of models, algorithms and hardware: atomistic simulation perspective
  • · 2015: Национальный Суперкомпьютерный Форум (НСКФ-2016) (Переславль-Залесский). Доклад: Перспективы экзафлопсных вычислений в разработке новых технологий энергетики
  • · 2015: Russian Supercomputing Days (Москва). Доклад: Перспективы экзафлопсных вычислений в разработке новых технологий энергетики
  • · 2015: Russian Supercomputing Days (Москва). Доклад: Эффективность процессоров ARM для расчетов классической молекулярной динамики
  • · 2015: Национальный Суперкомпьютерный Форум (НСКФ-2016) (Переславль-Залесский). Доклад: Перспективы процессоров ARM для решения практических задач: тесты молекулярной динамики

Идентификаторы исследователя

Публикации (92)

ЗАЧЕМ и КАКИЕ нужны суперкомпьютеры эксафлопсного класса? Предсказательное моделирование свойств и многомасштабных процессов в материаловедении

2014 · ARTICLE · ru

Рассматривается подход, позволяющий выявить, для каких задач нужны суперкомпьютеры эксафлопсного класса. Возможности подхода рассмотрены на примерах актуальных задач материаловедения, физики конденсированного вещества и плотной плазмы, для решения которых необходимо атомистическое моделирование на современных и создаваемых в настоящее время суперкомпьютерах. Для каждой задачи проведено соответствие между набором изучаемых явлений и требуемым уровнем быстродействия (числа ядер) вычислительной системы. Показана масштабируемость параллельных программ моделирования и перспектива расширения предсказательной способности методов по мере увеличения числа вычислительных ядер и/или использования специализированных архитектур (графические ускорители). Рассмотрена иерархия методов моделирования, необходимых для адекватного описания свойств веществ на различных пространственных и временных масштабах. На наиболее глубоком нанометровом/пикометровом масштабе для моделирования электронной динамики и построения эффективных потенциалов взаимодействия частиц применяется теория функционала плотности (квантовая молекулярная динамика). Классический метод молекулярной динамики позволяет явно рассмотреть системы движущихся атомов вплоть до микромасштабов. Выход на макромасштабы осуществляется с помощью кинетических подходов и механики сплошных сред. Проведены сравнения эффективности распараллеливания для топологий тора и толстого дерева для трёх классов задач.

Toward determination of the new hydrogen hydrate clathrate structures

2013 · ARTICLE · en

Recently, a new phase of hydrogen hydrates has been observed at ∼5−7 kbar and ∼170−250 K. X-ray diffraction patterns do not allow determination of its structure unambiguously. In this work, we perform classical molecular dynamics simulation of hydrogen hydrates and select two possible structures. One of these structures is not a typical clathrate and has never been observed for hydrates. In this study, we pay special attention to the choice of the model parameters in order to reveal the corresponding sensitivity of the results.

PDF ↗

A ternary EAM interatomic potential for U–Mo alloys with xenon

2013 · ARTICLE · en

A new interatomic potential for a uranium–molybdenum system with xenon is developed in the framework of an embedded atom model using a force matching technique and a dataset of ab initio atomic forces. The verification of the potential proves that it is suitable for the investigation of various compounds existing in the system as well as for simulation of pure elements: U, Mo and Xe. Computed lattice constants, thermal expansion coefficients, elastic properties and melting temperatures of U, Mo and Xe are consistent with the experimentally measured values. The energies of the point defect formation in pure U and Mo are proved to be comparable to the density-functional theory calculations. We compare this new U–Mo–Xe potential with the previously developed U and Mo–Xe potentials. A comparative study between the different potential functions is provided. The key purpose of the new model is to study the atomistic processes of defect evolution taking place in the U–Mo nuclear fuel. Here we use the potential to simulate bcc alloys containing 10 wt% of intermetallic Mo and U2Mo.

PDF ↗

Ab initio calculations of thermal conductivity of metals with hot electrons

2013 · ARTICLE · en

Warm dense matter (WDM) is a state of a substance with a solid-state density and temperature from 1 to 100 eV. Researchers believe that such a state exists in the cores of giant planets. Investigation of WDM is important for some applications, such as surface treatment on the nanometer scale, laser ablation, and the formation of the plasma sources of the X-ray radiation into the inertial synthesis. In this study, the conductivity and the thermal conductivity are calculated based on density functional theory and the Kubo-Greenwood theory. This approach was already used to simulate the transport properties in a broad range of densities and temperatures, and its efficiency has been demonstrated. The conductivity and the thermal conductivity of aluminum and gold are investigated. Both the isothermal state, when the electron temperature equals the ion temperature, and the two-temperature state, when the electron temperature exceeds the ion temperature, are considered. The calculations were performed for a solid body and liquid in the range of electron temperatures from 0 to 6 eV.

PDF ↗

Atomistic modelling and simulation of warm dense matter. Conductivity and reflectivity

2013 · ARTICLE · en

Warm dense matter conductivity and reflectivity are investigated by means of density functional theory. Both one- and two-temperature cases are considered. One-temperature mode is related to equilibrium state where temperature of electrons and ions are equal. As an example of one-temperature system xenon plasma is studied. The reflectivity of shock-compressed dense xenon plasma is calculated and compared with experimental data. Two-temperature mode is associated with different temperature of electrons and ions. The thermal conductivity of aluminum and gold in such mode is examined. The comparison of obtained results with theoretical model based on Boltzmann equation is conducted.

PDF ↗

Stochastic theory of the classical molecular dynamics method

2013 · ARTICLE · en

The work is devoted to fundamental aspects of the classical molecular dynamics method, which was developed half a century ago as a means of solving computational problems in statistical physics and has now become one of the most important numerical methods in the theory of condensed state. At the same time, the molecular dynamics method based on solving the equations of motion for a multiparticle system proved to be directly related to the basic concepts of classical statistical physics, in particular, to the problem of the occurrence of irreversibility. This paper analyzes the dynamic and stochastic properties of molecular dynamics systems connected with the local instability of trajectories and the errors of the numerical integration. The probabilistic nature of classical statistics is discussed. We propose a concept explaining the finite dynamic memory time and the emergence of irreversibility in real systems.

PDF ↗

Atomic positions and diffusion paths of H and He in the α-Ti lattice

2013 · ARTICLE · en

The solution energy of H and He in various interstitial and substitution positions in the hcp lattice of α-Ti has been calculated based on the method of electron density functional. The lowest solution energy of He corresponds to the basal octahedral position and that of H corresponds to the octahedral position (next in energy is the tetrahedral position). The calculated vibration frequencies of H in various positions are used for identification of lines in the vibration spectrum obtained by the method of neutron inelastic scattering. Taking into account these spectra, it can be concluded that hydrogen atoms occupy in the hcp lattice of Ti both the octahedral and tetrahedral positions even at 600 K. The available experimental data do not contradict the conclusion that the octahedral position is more preferable in α-Ti. The energy barriers are estimated for various diffusion paths of H and He.

PDF ↗

Atomistic simulation of laser ablation of gold: effect of pressure relaxation

2012 · ARTICLE · en

The process of ablation of a gold target by femto- and picosecond laser radiation pulses has been studied by numerical simulations using an atomistic model with allowance for the electron subsystem and the dependence of the ion–ion interaction potential on the electron temperature. Using this potential, it is possible to take into account the change in the physical properties of the ion subsystem as a result of heating of the electron subsystem. The results of simulations reveal a significant difference between the characteristics of metal ablation by laser pulses of various durations. For ablation with subpicosecond pulses, two mechanisms of metal fracture related to the evolution of electronic pressure in the system are established.

PDF ↗

Interatomic potential for uranium in a wide range of pressures and temperatures

2012 · ARTICLE · en

Using the force-matching method we develop an interatomic potential that allows us to study the structure and properties of alpha-U, gamma-U and liquid uranium. The potential is fitted to the forces, energies and stresses obtained from ab initio calculations. The model gives a good comparison with the experimental and ab initio data for the lattice constants of alpha-U and gamma-U, the elastic constants, the room-temperature isotherm, the normal density isochore, the bond-angle distribution functions and the vacancy formation energies. The calculated melting line of uranium at pressures up to 80 GPa and the temperature of the alpha–gamma transition at 3 GPa agree well with the experimental phase diagram of uranium.

PDF ↗

Derivation of kinetic coefficients by atomistic methods for studying defect behavior in Mo

2012 · ARTICLE · en

A multiscale concept for irradiated materials simulation is formulated based on coupling molecular dynamics simulations (MD) where the potential was obtained from ab initio data of energies of the basic defect structures, with kinetic mesoscale models. The evolution of a system containing self-interstitial atoms (SIAs) and vacancies in crystalline molybdenum is investigated by means of MD. The kinetics of formation of di-SIA clusters and SIA–vacancy recombination is analyzed via approaches used in the kinetic theory of radiation ageing. The effects of 1D diffusion of SIAs, temperature, and defect concentrations on the reaction rates are also studied. This approach can validate both the kinetic mechanisms and the appropriate kinetic coefficients, offering the potential to significantly reduce the uncertainty of the kinetic methodology and providing a powerful predictive tool for simulating irradiation behavior of nuclear materials.

PDF ↗

Курсы (5)