Efficient computational methods for materials characterization at the nanoscale
Project goals
The aim of the project is to develop mathematically optimized methods for processing IIT and AFM data that will allow both more robust data processing and estimation of uncertainty associated with the processing process and determination of the reliability of the result. Computational methods will be developed in the first phase for the IIT, which has lower noise in which force and distance detection are better separated. However, for the purpose of subsequent fast implementation in AFM microscope controllers or evaluation software, the algorithms will be designed from the outset to be able to process voluminous data in a short time or to be optimised for such processing. The project will thus result in a set of algorithms, methodological procedures and software tools that will allow local mechanical measurements to be made on solid surfaces not only quickly but also with known measurement uncertainty. At the same time, a large part of these tools will be available as freely distributable software, i.e. directly applicable to other departments involved in materials research.
Keywords
nanoindentationatomic force microscopyregressiondetection change pointcalibrationcontinuityFPGAmeasurement uncertaintiesaccurate probability distributions
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
—
Call for proposals
SMSM2021LU001
Main participants
Český metrologický institut
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
MSMT-22922/2022-1
Alternative language
Project name in Czech
Efektivní výpočetní metody pro charakterizaci materiálů v nanoměřítku
Annotation in Czech
Cílem projektu je vytvořit metody zpracování dat z IIT a AFM, které budou po matematické stránce optimalizované a umožní jak robustnější zpracování dat, tak odhad nejistoty související s procesem zpracování a stanovení spolehlivosti výsledku. Výpočetní metody budou v první fázi vyvinuty pro IIT, které disponuje nižším šumem ve kterém je lépe oddělena detekce síly a vzdálenosti. Pro účely následné rychlé implementace v řídicích jednotkách AFM mikroskopů nebo ve vyhodnocovacím softwaru budou nicméně algoritmy již od počátku navrženy tak, aby dokázaly zpracovávat objemná data v krátkém čase, nebo aby mohly být pro takové zpracování optimalizovány. Výsledkem řešení projektu tak bude sada algoritmů, metodických postupů a softwarových nástrojů, které umožní provádět lokální mechanická měření na površích pevných látek nejen rychle, ale i se známou nejistotou měření. Velká část těchto nástrojů přitom bude k dispozici jako volně šiřitelný software, tedy přímo aplikovatelná i na dalších pracovištích zabývajících se materiálovým výzkumem.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
20201 - Electrical and electronic engineering
OECD FORD - secondary branch
10103 - Statistics and probability
OECD FORD - another secondary branch
—
BB - Applied statistics, operational research
JA - Electronics and optoelectronics
JB - Sensors, detecting elements, measurement and regulation
Solution timeline
Realization period - beginning
Jul 1, 2022
Realization period - end
Jun 30, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Feb 11, 2025
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-MSM-LU-R
Data delivery date
Mar 4, 2025
Finance
Total approved costs
3,000 thou. CZK
Public financial support
3,000 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
3 000 CZK thou.
Public support
3 000 CZK thou.
100%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
OECD FORD
Electrical and electronic engineering
Solution period
01. 07. 2022 - 30. 06. 2025