Войти
| Калинин Сергей Валерьевич | |
|---|---|
 | |
| Родился | Москва, Россия |
| Награды | Блаватник Премия (2018); Медаль RMS за сканирующую зондовую микроскопию (2015 г.); Президентская премия за раннюю карьеру для ученых и инженеров (PECASE) (2009 г.); Премия молодому исследователю IEEE-UFFC Ferroelectrics (2010 г.); Медаль Бертона Американского общества микроскопии (2010 г.); Премия ISIF молодому исследователю (2009 г.); Мемориальная награда Питера Марка Американского вакуумного общества (2008 г.); 3 награды RD100 (2008, 2010 и 2016); Премия Росс Гроба (2003); Премия Роберта Л. Кобла Американского керамического общества (2009) |
| Научная карьера | |
| Области | Большие данные, машинное обучение, атомное производство, искусственный интеллект, сканирующая трансмиссионная электронная микроскопия, сканирующая зондовая микроскопия, Piezoresponse Force Микроскопия, наномасштабная электромеханика |
| Учреждения | Национальная лаборатория Ок-Ридж, Университет Теннесси - Ноксвилл |
Сергей В. Калинин - корпоративный научный сотрудник Центра науки о нанофазных материалах (CNMS) в Национальной лаборатории Ок-Ридж. Он также является доцентом кафедры материаловедения и инженерии в Университете Теннесси-Ноксвилл.
Калинин окончил магистратуру окончил факультет материаловедения МГУ, Россия в 1998 году. Получил степень доктора философии. окончил Пенсильванский университет в 2002 году.
Он был научным сотрудником ORNL с октября 2004 года (старший с 2007 года, отличился с 2013 года). Ранее он был руководителем темы электронных и ионных функций в CNMS, ORNL (2007– 2015).
Он был получателем стипендии Юджина П. Вигнера (2002 - 2004).
В декабре 2010 года он стал совместным преподавателем Центра междисциплинарных исследований и последипломного образования Университета Теннесси, Ноксвилл. В январе 2013 года он также стал адъюнкт-профессором Университета Сунг Кюн Кван.
Исследования Калинина сосредоточены на применении методов машинного обучения и искусственного интеллекта для анализа нанометрового масштаба и данных изображений с атомарным разрешением, при этом центральной концепцией является извлечение физики. атомных, молекулярных и мезомасштабных взаимодействий на основе данных изображений и обеспечения обратной связи в реальном времени для контролируемой модификации материи, формирования паттернов и создания атом за атомом.
Это исследование возникло на стыке трех концепций. Во-первых, развитие современных электронных и сканирующих зондовых микроскопов открыло потоки высокоточной информации о структуре и функциональных возможностях твердых тел, которая редко сохраняется или анализируется. В IFIM Калинин руководил разработкой операционных структур, включая
(a) полный сбор информации из таких инструментов обработки изображений, как SPM (награда RD100 в 2016 г.) и STEM,
(b) внедрение. инструментов краудсорсингового анализа и извлечения физики на основе высокопроизводительных вычислений, а также
(c) реализация общих пространств знаний (как обычно, например, для рассеяния, геномики или масс-спектрометрии).
Во-вторых, сложная атомная и мезомасштабная динамика обычно поддерживается относительно простыми низкоразмерными механизмами, будь то определяющие отношения для мезомасштабных систем или силовые поля в атомистических системах. Следовательно, извлечение этих простых физических параметров из данных изображений может произвести революцию в современной науке. Он работал над комбинацией инструментов анализа на основе физики и данных для анализа структурных и гиперспектральных функциональных изображений, включая разработку линейных и нелинейных методов несмешивания, которые удовлетворяют априорным физическим ограничениям (и, следовательно, приводят к физически значимым ответам.), инверсия данных динамического изображения и методы байесовской инверсии для спектральных данных. В последнее время его группа начинает изучать применение сетей глубокого обучения в сочетании с физическими ограничениями, налагаемыми посредством обучающих наборов или сетевой архитектуры. Основная философия этого исследования заключается в использовании известных физических ограничений и моделей для установления причинно-следственных связей между свойствами и функциональными возможностями материалов и их дальнейшего развития в направлении обработки, выходя за рамки чисто корреляционной парадигмы подходов к большим данным.
Наконец, как электронная, так и сканирующая зондовая микроскопия могут влиять на материалы, наиболее ярким примером таких эффектов является повреждение твердых тел электронным пучком. Калинин и его коллеги также полагают, что на данный момент электронная микроскопия позиционируется как переход от чисто визуализирующего инструмента, позволяющего физику, к новой парадигме управления атомной материей и квантовых вычислений, реализуемых с помощью недавно продемонстрированного изготовления атома за атомом с помощью электронных лучей.
Исследования IFIM описаны по адресу: https://www.youtube.com/watch?v=0hwZTUvFzko
Калинин предложил концепцию Атомной Кузницы, использование субатомно сфокусированный луч сканирующей просвечивающей электронной микроскопии для атомных манипуляций и атомной сборки, https://www.youtube.com/watch?v=mZMhRPAJRsw
До этого Калинин развивал область наномасштабной электромеханики, исследуя связь между электрическими и механическими явлениями на наномасштабе. Эта связь чрезвычайно распространена в природе: пьезоэлектричество, электрострикция являются примерами простых электромеханических действий, а слух и подвижность - примерами сложных. Фактически, современная физика, возможно, началась с экспериментов Луиджи Гальвани, который обнаружил механическую реакцию лягушачьей лапы на электрическое смещение. Однако электромеханические связи чрезвычайно слабы даже в наномасштабе (например, типичные пьезоэлектрические характеристики неорганических материалов составляют 2-50 пм / В). Кроме того, часто интерес представляют электромеханические реакции на уровне отдельных сегнетоэлектрических доменов в керамике, коллагеновых фибрилл в костях и т. Д. Изобретение Колосовым и Груверманом силовой микроскопии пьезоотклика предоставило первый инструмент для исследования электромеханических явлений на наноуровне. Вклад Калинина в PFM включает первую визуализацию PFM в жидкости и вакууме, первую PFM-визуализацию биологических тканей (по сути повторяющую эксперимент Гальвани в наномасштабе), первую демонстрацию и исследование контролируемых одномерных топологических дефектов и первое наблюдение сегнетоэлектричества в наномасштабе. в молекулярных системах. Он также был пионером в разработке спектральных режимов визуализации, которые позволили ему визуализировать переключение поляризации на уровне менее 10 нанометров, разрешив парадокс Ландауэра 50-летней давности, и обнаружил происхождение размерного эффекта для нелинейности Рэлея в тонких пленках. Он и его сотрудники разработали фундаментальную теорию формирования контраста в PFM и установили механизмы разрешения и переноса контраста доменных стенок и спектроскопии. В сотрудничестве с группой Long Qing Chen он впервые применил комбинацию PFM и моделирования фазового поля, что позволило проводить детерминированные исследования переключения поляризации в реальном пространстве на одном уровне дефекта. Большая часть этой работы выполнялась одновременно с разработкой инструментальных методов определения характеристик сегнетоэлектриков. Сергей возглавлял команду, которая стала пионером революционного принципа BE1 для силовых сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ). Этот переход от одночастотного к параллельному многочастотному обнаружению позволяет количественно регистрировать взаимодействия зонд-материал. Основываясь на этой концепции, многомерная, мультимодальная спектроскопия, разработанная Сергеем и его командой для исследования систематической ошибки и динамики времени в этих материалах, позволила провести количественные исследования динамики поляризации. и механические эффекты, сопровождающие переключение в сегнетоэлектриках. Эта работа дополнительно продемонстрировала решающую роль электрохимических явлений на поверхности сегнетоэлектриков, что привело к открытию новых форм переключения поляризации. Работа Калинина показала роль ионного экранирования на поверхности сегнетоэлектрика с помощью серии экспериментов, включая демонстрацию сохранения потенциала выше температуры Кюри, инверсии потенциала и образования теней доменных стенок во время динамики стенок. Он также показал возникновение хаоса и перемежаемости при переключении доменов и нарушении симметрии формы доменов. Совсем недавно его группа ввела основанные на химии граничные условия для моделей фазового поля сегнетоэлектриков и разработала основную теорию и формулировку фазового поля для эволюции доменов. Он и его сотрудники показали, что сегнетоэлектрическое состояние принципиально неотделимо от электрохимического состояния поверхности, что привело к возникновению связанных электрохимически-сегнетоэлектрических (ферроионных) состояний, исследовали их термодинамику и эволюцию толщины этого состояния, а также продемонстрировали экспериментальный путь для установления этого состояния. присутствие на основе спектроскопической версии силовой микроскопии пьезоотклика.
Доклад о 30-летнем возрасте сканирующей зондовой микроскопии доступен по адресу: https://www.brighttalk.com/webcast/8013/229945/celebrating-30-years-of-afm-and- stm
Он получил:
Президентскую премию за раннюю карьеру для ученых и инженеров (PECASE) в 2009 году, лауреат премии Блаватника (2018) и финалист (2016, 17), Премия молодых исследователей IEEE-UFFC по сегнетоэлектрикам в 2010 г., медаль Бертона Американского общества микроскопии в 2010 г., премия ISIF для молодых исследователей в 2009 г., премия имени Питера Марка Мемориала Американского общества вакуума в 2008 г., премия Росс Коффина в 2003 г. и премия Роберта Л. Кобла в 2009 г. Американского керамического общества, медаль RMS за сканирующую зондовую микроскопию (2015); Президентская премия за раннюю карьеру для ученых и инженеров (PECASE) (2009 г.); Премия молодых исследователей сегнетоэлектриков IEEE-UFFC (2010 г.); 4 награды R D100 (2008, 2010, 2016 и 2018)
Он был назван членом Общества исследования материалов (2017), Foresight Institute (2017), MRS (2016), AVS (2015), APS (2015) и старший член (2015) и научный сотрудник (2017) IEEE.
Он является членом редакционной коллегии журнала Nanotechnology, Journal of Applied Physics / Applied Physics Letters и вычислительные материалы журнала Nature Partner.
Подробное описание принципов и приложений PFM доступно в серии учебных лекций, основанных на материалах, представленных во время серии семинаров PFM (начатых в 2006 г. в Национальной лаборатории Ок-Ридж):
Лекция 1: Введение в PFM и наноэлектромеханику https://www.youtube.com/watch?v=UsyRW2_Kp-Yt=150s
Лекция 2: Механика контакта и разрешение в PFM https://www.youtube.com/watch?v=BDmXUt4OOuYt=4s
Лекция 3: Динамика в PFM https://www.youtube.com/watch?v=XKx1wSs4uXM
Лекция 4: ЧИМ сегнетоэлектрических материалов https://www.youtube.com/watch?v=mYeZQ8d3Mjk
Лекция 5: Импульсная спектроскопия ЧИМ https://www.youtube.com/watch?v=53pqhCLURJg
Лекция 6: Расширенные спектроскопические режимы в PFM https://www.youtube.com/watch?v=y2yUhJoIKko
Лекция 7: PFM в жидкостях https://www.youtube.com/ смотреть? v = HZI73NJCmrM
Лекции по сканирующей зондовой микроскопии для измерения электронного и ионного транспорта элементы
Лекция 1: Измерения переноса с помощью сканирующей зондовой микроскопии https://youtube.com/watch?v=PjjjXij7930
Лекция 2: Введение в зондовую силовую микроскопию Кельвина (KPFM) https://youtube.com/watch?v=WB0s9cwIuxM
Лекция 3: Силовая микроскопия с динамическим зондом Кельвина https://youtube.com/watch?v=NgQd-i77Plg
Лекция 4: Зонд Кельвина Силовая микроскопия боковых устройств https://youtube.com/watch?v=-7vlVrzGTeA
Лекция 5: Силовая микроскопия Кельвина в жидкостях https://youtube.com/watch?v=yE6eMhSmhPQ
Лекция 6: Измерения тока-напряжения в сканирующей зондовой микроскопии https://youtube.com/watch?v=HzXO0vbWy7E
Лекция 7: Динамические измерения IV в SPM https: // youtube. com / watch? v = vFgL097xTKI
1. М. Нильсен, Открытие заново
2. Дж. Гертнер, Фабрика идей: Bell Labs и великая эпоха американских инноваций
3. М.А.Хильзик, Торговцы молнией: Xerox PARC и рассвет компьютерной эры
4. C.C.M. Моди, Инструментальное сообщество: зондовая микроскопия и путь к нанотехнологиям
5. Дж. Д. Мартин, Solid State Insurrections
6. C.C.M. Моди, Длинная рука закона Мура: микроэлектроника и американская наука
7. T.J. Сейновски, Революция в области глубокого обучения
8. Дж. Сони и Р. Гудман, Играющий разум: как Клод Шеннон изобрел информационную эру
9. T.R. Рид, Чип
10. Д. Кушнер, Мастера судьбы
11. С. Паттерсон, The Quants
12. Майер-Шенбергер В., Большие данные
13. Т. Эй, Четвертая парадигма
14. М. Бельфиоре, Отдел безумных ученых
15. А. Финкбайнер, Ясоны
16. Ассорти LitPRG, SciFi и альтернативная история
