Küberneetika instituut

Juhataja Jaan Kalda
Tel 620 3001
Ehitajate tee 5
jaan.kalda@taltech.ee

Õppetöö koordinaator  Anne Martma
Ehitajate tee 5, U05-416
Tel 620 3050
anne.martma@ttu.ee

Õppetöö koordinaator (tunniplaan) Anu Green
Ehitajate tee 5
Tel 620 3000
anu.green@ttu.ee

Füüsika osakond tegeleb teadustööga teoreetilise füüsika valdkonnas, peamised uurimissuunad on – tahke keha teooria, statistiline füüsika, astrofüüsika ja fundamentaalfüüsika matemaatilised probleemid. Õpetame teoreetilise füüsika alusaineid, nagu kaasaegne füüsika, kvantmehaanika, elektrodünaamika, statistiline füüsika jt

Peamised tegevusvaldkonnad hõlmavad pooljuhtide füüsikat, fotoluminestsentsi, Raman spektroskoopiat, modulatsioonspektroskoopiat, päikesepatareide uuringuid nii elektriliste kui ka optiliste meetoditega, kristallide ja nendes sisalduvate punktdefektide uurimist, gammakiirguse spektroskoopiat, niiskuse sisalduse uuringuid erinevates konstruktsioonides.

Enamus uuringuid toimuvad tihedas koostöös TTÜ Materjaliteaduse instituudiga, kus valmistatakse erinevaid tüüpi päikesepatareisid. Tähtsamad uuritavad pooljuhtmaterjalid on CdTe, CuInSe₂, CuInS ₂, ZnO, SnS, CdS, Cu₂ZnSnS₄ ja ka teised mitmekomponendilised ühendid.

Üliõpilastel on võimalus teha rahvusvahelisel tasemel teadustööd tipptasemel seadmetega.

Juhataja Tarmo Soomere
Tel 620 4176
Ehitajate tee 5, U02-310
tarmo.soomere@ttu.ee

Lainetuse dünaamika labor (asukohaga küberneetika instituudis, wavelab.ioc.ee) loodi 2009. a tagamaks adekvaatne täppisteaduslik tugi rannikutehnika-alasele teadus- ja õppetööle ning rakendustele. Sihiks on sulandada tervikuks merelainete dünaamika, lainetuse klimatoloogia, rannikuprotsesside omaduste ning teiste rannikupiirkonda mõjutavate protsesside uuringud rannikupiirkonna kompleksse haldamise vajadusteks. Neisse uuringutesse panustavad üks tenuuri täisprofessor, üks Mobilitase tippteadlane, üks vanemteadur, viis doktorikraadiga teadurit ja viis nooremteadur-doktoranti.

Labor keskendub komplekssetele ja mittelineaarsetele nähtustele pinna- ja siselainete dünaamikas ja rannikutehnikas ning matemaatiliste meetodite rakendamisele neis valdkondades.

Peamised töösuunad:

• pinnalainete modelleerimine, lainekliima ja inimtekkeliste (laeva)lainete uuringud
• ekstreemsete üksiklainete (hiidlainete), lainetuse tingimuste ja veetasemete problemaatika
• lainetusega seotud nähtused rannikutehnikas (laineaju, lainerünnak)
• ekstreemsete veetasemete tekkimise mehhanismid
• veemasside ja rannasetete dünaamika Lagrange’i vaatekohast
• rannaprotsesside ja rannikupiirkonna tundlikkuse kvantifitseerimine
• rannikute funktsioneerimise teooria, rannikupiirkonna integreeritud haldus
• merelt lähtuvate ohtude kvantifitseerimine ja minimeerimine

Lainetuse dünaamika labori kohta leiate lisainfot siit

Juhataja Jaan Janno
Tel 620 3052
jaan.janno@ttu.ee
Ehitajate tee 5

Õppetöö koordinaator Anne Martma
Ehitajate tee 5, ruum U05-416
Tel 620 3050 
anne.martma@ttu.ee

Matemaatika oskond on TTÜ matemaatika kompetentsikeskus. Osakonna õppejõud õpetavad matemaatika aineid enamusele TTÜ õppekavadela ja kõigis kolmes kõrgharidusastmes. Osakonna matemaatilisi teadmisi kasutatakse laialdaselt teistes TTÜ uurimisrühmades, nt algebralised meetodid satelliidiprogrammis ja juhtimissüsteemides, statistilised meetodid ehitus- ja keskkonnatehnikas, signaaltöötluse meetodid juhtmevabade sensorvõrkude arendamisel Thomas Johann Seebecki nimelises elektroonikainstituudis.

Uurimistöö toimub mitmes suunas: pöördülesanded, mitteparameetriline statistika, pildi- ja signaalitöötluse meetodid, rühmateooria. Aastatel 2014-2016 täitsid osakonna eelkäija matemaatikainstituudi teadlased ERC advanced granti (grandi juht Prof. Lassi Päivärinta), vt.https://cordis.europa.eu/project/id/267700

Pöördülesannete alased uuringud on praegu rahastatud ETAgi PRG grandiga „Hajumise otsene ja pöördülesanne singulaarse ja mittelokaalse keskkonna korral“, vt https://www.etis.ee/Portal/Projects/Display/ec5f164b-324e-4b31-aa53-40f87a469d4c

Juhataja Andrus Salupere
Tel 620 4152
andrus.salupere@ttu.ee
Ehitajate tee 5, U02-307

Mittelineaarse lainelevi uurimisrühma tegevus on fokusseeritud komplekssetes keskkondades toimuva lainelevi seaduspärasuste selgitamisele ja vastavatele rakendustele. Ühest küljest on siin tegu otseülesannetega, mille korral selgitatakse kuidas erinevat tüüpi lained formeeruvad, levivad ja interakteeruvad teadaolevate omadustega materjalides. Teisest küljest on eesmärgiks pöördülesannete lahendamine, mille korral määratakse materjali omadusi, defektide olemasolu või pingeseisundit füüsikalistes eksperimentides mõõdetavate suuruste põhjal.

Peamised uurimissuunad:

- Pideva keskkonna mehaanika ja sisemuutujate teooria. Uurimistöö on keskendunud materjalide sisemise struktuuri kirjeldamisele väljade abil. Vastavad matemaatilised mudelid võtavad arvesse mittelineaarseid, dispersiivseid ning temperatuuri efekte, k.a. mitme erineva skaalaga mikrostruktuuride koosmõju mehaaniliste lainete levile.

- Solitonide ja üksiklainete analüüs. Rakendatakse nii Boussinesq-tüüpi (kahe laine) kui KdV-tüüpi (ühe laine) mudeleid, mis kirjeldavad deformatsioonilaineid mikrostruktuuriga tahkistes ja mehaaniliste lainete levi biomembraanides. Selgitatakse millistel tingimustel saavad formeeruda solitonilised lahendid.

- Diskreetne spektraalanalüüs. Keerukate lainestruktuuride ajalis-ruumilise käitumise uurimiseks rakendatakse Fourier’ teisendusel põhinevaid spektraalkarakteristikuid.

- Materjalide mittepurustav testimine. Töötatakse välja meetodeid mittehomogeensete materjalide (k.a. lamineeritud materjalid) mehaanikaliste omaduste määramiseks ja defektide tuvastamiseks.

Hiljutisi tulemusi:

- Materjalide mittepurustavaks testimiseks on väljatöötatud hilistunud ajalisel ümberpöördel põhinev mittelineaarse elastsuslaine spektroskoopia (inglise keeeles: delayed Time Reversal-Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy, lühidalt delayed TR-NEWS). Meetodi valiidsust on kinnitanud nii nu8mbrilised simulatsioonid kui füüsikalised eksperimendid.

- On tuletatud sidustatud mudel, aksonis liikuva närviimpulsiga kaasneva mehaanilise laine levi kirjeldamiseks. Numbrilised simulatsioonid näitavad, et meelavaldse kujuga sisendist võivad formeeruda solitoni sarnased lained.

- Muusikainstrumentide akustika vallas on tuletatud teoreetiline mudel, mis kirjeldab keele ja barjääri interaktsiooni ning on teostatud selle mudeli eksperimentaalne kontroll keelpillide jaoks.

Komposiitide reoloogia uurimisgrupi kompetents on lai, ulatudes olekuvõrrandite teooriast arvutisimulatsioonide, kujutiste analüüsi ja andmestiku kujutamiseni virtuaalreaalsuses. Teadusteema põhisuund on lühikesekiuliste komposiitide mehaanikaliste omaduste uurimine. Tulemuste peamine rakendusvaldkond on teraskiuga armeeritud betoon – materjal, mis on kogumas populaarsust ehitussektoris. Sellise materjali mehaanikalised omadused sõltuvad suuresti lühikeste kiudude orientatsioonist, mis betoonelementide valmistamisel on omakorda mõjutatud betoonisegu valuprotsessist. Just betoonisegu voolamine ühes sissesegatud kiududega määrab kiudude orientatsiooni. Katsekehade kiudude orientatsioon määratakse röntgenkiirte arvutusliku tomograafiaga, millest saadud tulemuste töötlemise järel saadakse kiudude orientatsioon. Pilditöötlemiseks on uurimisgrupp välja arendanud oma tarkvara. Betoonelementide valuprotsessi arvutis simuleerimiseks kasutatakse arvutusliku vedelikumehaanika (CFD) tarkvara, mis on seotud kiudude orientatsiooni kirjeldava võrrandiga. Valmis katsekehade painde- ja lõhenemise katset simuleeritakse arvutis kasutades materiaalseid punkte simuleerivaid diskreetseid elemente. Teoreetilise poole pealt on uurimisgrupp tuletanud olekuvõrrandid, mis kirjeldavad kiudude orientatsiooni jaotuse mõju kiudbetooni mehaanikalistele ja termilistele omadustele.

Ülalmainituga on seotud uurimistöö stereoskoopse pool-immersiivse 3D visualiseerimise (virtuaalne reaalsus) vallas, mida tehakse enda väljatöötatud süsteemil „Kyb3“. Süsteemi peamine ülesanne on visualiseerida kiudude arvutatud tomograafiat ja CFD simulatsioonide tulemusi. Süsteem võimaldab visuaalselt kontrollida ja võrrelda mõõtmiste ning simulatsioonide tulemusi.

Tahkisemehaanika labori kohta leiate lisainfot siit

Juhataja Ago Samoson
Tel 620 2216
ago.samoson@ttu.ee
Akadeemia tee 15A

Töörühm on seotud mitmete tuumamagnetresonants (NMR) valdkonna probleempunktide lahendamisega nii meditsiinis, ökoloogias kui ka uudsetes interdistsiplinaarsetes valdkondades.

Juhataja Marko Vendelin
Tel 620 4169
markov@ioc.ee
Akadeemia tee 15, SCI-218

Süsteemibioloogia laboratoorium on fokuseerunud lahendama südamefüsioloogiaga seotud küsimusi kasutades interdistsiplinaarseid lähenemisviise. Laboratooriumi kollektiiv on moodustatud biofüüsika, bioloogia ja rakendusmatemaatika/füüsika taustaga teadlastest. Selle tulemusel suudame läheneda teadusküsimustele erinevatel skaaladel, alates elundist kuni molekulaarsete mehhanismideni, rakendades erinevate eksperimentaalsete ja teoreetiliste tehnikate kombinatsioone ning keskendudes andmete kvantitatiivsele analüüsile. Peamisteks uurimissuundadeks on:

• rakusisene struktuur ning erinevate molekulide difusioon rakus ja nende mõju rakufüsioloogiale;
• mitokondrite funktsionaalse struktuuri mõju rakuhingamisele;
• energia ülekande mehhanismid rakkudes;
• südameraku mehaanika, elektrofüsioloogia ja energeetika omavaheline seos.

Süsteemibioloogia laboriga saate tutvuda nende kodulehel