Vývoj softwaru
V rámci našeho výzkumu se věnujeme vývoji různých softwarových nástojů, ve většině případů určených jen pro naši
vlastní potřebu (programy pro molekulární dynamiku, metodu konečných diferencí aj.).
Některé programy však postupem času přerostly do větších projektů, které je možné využít
jako volně šiřitelné aplikace i dalšími uživateli.
Gwyddion
Program Gwyddion [1] bude v roce 2013 slavit deset let vývoje.
Za tu dobu se z něj stal plnohodnotný multiplatformní balík nástrojů pro analýzu a vizualizaci SPM dat, který používají tisíce
uživatelů po celém světě. Ačkoliv se původně mělo jednat o jednoduchý nástroj pro kvantitativní mikroskopii
zaměřený na potřeby metrologických institutů, možnosti využití Gwyddionu v dnešní době jsou nepoměrně větší.
Klíčovým prvkem vývoje programu je spolupráce s Davidem Nečasem (Masarykova Univerzita), který v současné době tvoří naprostou
většinu kódu Gwyddionu. Naše oddělení se momentálně snaží především hledat a vyvíjet nové metody analýzy SPM dat, které by
bylo možné do Gwyddionu integrovat.
Možnosti využití Gwyddionu při analýze SPM dat jsou obrovské, ty nejvýznamnější jsou shrnuty
na stránkách projektu.
Screenshot programu Gwyddion
Stále poněkud opomíjenou vlastností programu Gwyddion je možnost jeho využití jako samostatných
knihoven pro vizualizaci a analýzu SPM dat. V tomto režimu používáme Gwyddion například pro konstrukci ovládacího
software našich mikroskopů nebo zařízení pro nanoindentaci.
Screenshot programu na ovládání zařízení pro nano/mikro indentaci
Gsvit
Program Gsvit je nově vyvíjený nástroj pro výpočty
šíření elektromagnetického pole metodou konečných diferencí v čase (Finite Difference in Time Domain - FDTD).
Jeho hlavní výhodou je možnost spouštět výpočty na grafických kartách, což vede k zásadnímu zrychlení průběhu
simulací.
Metoda FDTD je v současnosti jedním z nejoblíbenějších přístupů pro řešení Maxwellových rovnic.
Složky elektrického a magnetického pole jsou počítány postupně v čase, jedná se tedy primárně o simulaci šíření elektromagnetichého
pole, nikoliv o výpočty jeho ustáleného stavu (i když i takové výsledky je možné získat). Výhodou metody je,
že může být použita na téměř libovolné materiály a geometrie.
Jádrem balíku Gsvit je jednoduchý výpočetní program, spouštěný z příkazové řádky, ke kterému
budou v průběhu dalších měsíců doplňována grafická rozhraní pro řešení některých konkrétních problémů.
Vlastní výpočetní jádro je nicméně zcela univerzálním nástrojem, který může být využit pro jakékoliv výpočty
v oboru numerické elektrodynamiky.
Niget
Niget [2] je volně šiřitelný multiplatformní software pro vyhodnocování dat
z nanoindentačních měření, sestávající z nezávislých komponent pro různé metody analýzy a společného uživatelského rozhraní.
V rámci prokládání dat nelineární funkcí dokáže zohlednit nejistoty měření a umožňuje také vyhodnocení nejistot. Aktuálně dostupnými nástroji jsou
metoda Olivera a Pharra, tečná (Doernerova-Nixova) metoda, Hertzův model elastického kontaktu, metoda dvou sklonů (two slopes), stiffness evaluation, vyhodnocení F vs h2,
detekce tzv. pop-inů, výpočet elastické a plastické práce.
[1] David Nečas, Petr Klapetek, Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis,
Central European Journal of Physics 10(1) (2012), pages 181-188. DOI: 10.2478/s11534-011-0096-2
[2] Anna Charvátová Campbell, Petr Grolich, Radek Šlesinger. Niget: Nanoindentation general evaluation tool,
SoftwareX 9 (2019), pages 248-254. DOI: 10.1016/j.softx.2019.03.001
|
