Symulacje dynamiki molekularnej cieczy jonowych i ferrofluidów

Kierownik projektu: Cezary Czaplewski

Realizatorzy:

  • Artur Giełdoń
  • Maciej Bobrowski
  • Jakub Brzeski

Uniwersytet Gdański

Wydział Chemii

Gdańsk

Data otwarcia: 2017-03-21

Streszczenie projektu

Ciecze jonowe to stopione sole o niskich temperaturach topnienia. W przeciwieństwie do cieczy zbudowanych z obojętnych cząsteczek chemicznych ciecze jonowe składają się wyłącznie z jonów, zazwyczaj z dużego niesymetrycznego organicznego kationu i małego nieorganicznego anionu. Pierwszą zsyntetyzowaną cieczą jonową był azotan etyloamoniowy otrzymany w 1914 roku przez Paula Waldena, jednak duża aktywność badawcza związana z niskotemperaturowymi cieczami jonowymi to ostatnie 20 lat. Ciecze jonowe znajdują zastosowanie jako rozpuszczalniki w syntezie chemicznej, w procesach biokatalitycznych, jako elektrolity w bateriach, ogniwach słonecznych, termoogniwach. Ciecze jonowe charakteryzują się interesującymi i zróżnicowanymi właściwościami fizykochemicznym, ale najważniejszą zaletą cieczy jonowych jest możliwość sterowania ich właściwościami poprzez wybór kombinacji anion-kation.
Symulacje dynamiki molekularnej cieczy jonowych pozwalają na lepsze zrozumienie zależności pomiędzy ich strukturą molekularną a właściwościami fizykochemicznymi. W projekcie planujemy opracowanie metod parametryzacji pól siłowych oddających w jak najlepszym stopniu właściwości cieczy jonowych takie jak gęstość, lepkość, szybkość dyfuzji, przewodnictwo jonowe. W pierwszym etapie do parametryzacji zostanie wybrana grupa cieczy jonowych dobrze scharakteryzowana eksperymentalnie. Następnie symulacje z nowo opracowanym polem siłowym posłużą projektowaniu nowych cieczy jonowych o zadanych właściwościach fizykochemicznym.
Ferrofluidy to substancje o właściwościach zbliżonych do cieczy ale będące paramagnetykami i ulegające polaryzacji magnetycznej. Planujemy symulacje dynamiki molekularnej nanocząstek o właściwościach magnetycznych (np. nanocząstek tlenku żelaza Fe2O3) zawieszonych w cieczach jonowych.
Oba wątki projektu - symulacje cieczy jonowych, jak i ferrofluidów opartych o ciecze jonowe są częścią projektu MAGENTA finansowanego w ramach programu Horyzont 2020 a realizowanego na Wydziale Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechniki Gdańskiej. Celem projektu MAGENTA jest opracowanie nowych ogniw termoelektrycznych z wykorzystaniem cieczy jonowych i nanocząstek magnetycznych.

Publikacje

  1. A. Giełdoń, M. Bobrowski, A. Bielicka-Giełdoń, C. Czaplewski, Theoretical calculation of the physico-chemical properties of 1-butyl-4-methylpyridinium based ionic liquids, J.Mol.Liq. 225, (2017) 467-474
  2. C. Czaplewski, J. Brzeski, A. Giełdoń, M. Bobrowski, Molecular dynamics study ionic liquids: temperature dependence of ionic conductivity, Modeling and Design of Molecular Materials 24-28 czerwca, (2018) Polanica-Zdrój
  3. Izabela Giecewicz, Wyznaczenie potencjału średniej siły dla oddziaływań nanocząstek w cieczy jonowej na podstawie symulacji dynamiki molekularnej., Wydział Chemii, Uniwersytet Gdański, praca licencjacka wykonana pod opieką prof. C. Czaplewskiego -, (2020) 1-19


← Powrót do spisu projektów

CONTACT

Our consultants help future and novice users of specialized software installed on High Performance Computers (KDM) at the TASK IT Center.

Contact for High Performance Computers, software / licenses, computing grants, reports:

kdm@task.gda.pl

Administrators reply to e-mails on working days between 8:00 am – 3:00 pm.