Research and Development: Applications

Planowane badania będą prowadzone metodami dynamiki molekularnej i koncentrować się będą na procesie powstawania hydratów (nukleacji) w warunkach bliskim warunkom eksperymentalnym. Na przestrzeni lat temat nukleacji poruszany był wielokrotnie przez różnych naukowców, w odniesieniu do różnych substancji, niewiele jest jednak obecnie badań dotyczących nukleacji hydratów. Większość z dostępnych prac, w których posługiwano się metodami symulacji komputerowych, opiera się na badaniach układów w warunkach dalekich od warunków eksperymentalnych (S. Sarupria and P. G. Debenedetti, J. Phys. Chem. Lett. 3, 2942 (2012), S. Liang and P. G. Kusalik, J. Phys. Chem. B 117, 1403 (2013), M. R. Walsh, C. A. Koh, E. D. Sloan, A. K. Sum, and D. T. Wu, Science 326, 1095 (2009)). Jest to związane z faktem, że rozpuszczalność gazów takich jak metan i dwutlenek węgla w wodzie jest niewielka, co sprawia, że proces nukleacji zachodzi bardzo powoli – szybkość nukleacji zdeterminowana jest wysokością bariery energetycznej tego procesu, z kolei wielkość tej bariery zależy m.in. od stężenia cząsteczek gazu w wodzie. Z tego też względu częstą praktyką jest wykonywanie symulacji komputerowych dla roztworów przesyconych (takich, w których stężenie cząsteczek gazu jest wielokrotnie wyższe niż równowagowa rozpuszczalność danego gazu w wodzie w rozważanych warunkach ciśnienia i temperatury). W proponowanych badaniach mamy nadzieję uzyskać rezultaty pozwalające na oszacowanie szybkości procesu nukleacji w warunkach bliskich warunkom eksperymentalnym, a więc z wykorzystaniem roztworów gazu w wodzie o stężeniach bliskich ich równowagowym rozpuszczalnościom w badanych warunkach.