Superkomputer: Applications

Celem projektu jest poznanie na poziomie molekularnym struktury cieczy głęboko eutektycznych (deep eutectic solvents, DES), tj. ciekłych mieszanin kwasów i zasad w sensie Brønsteda lub Lewisa, których temperatura topnienia jest znacząco niższa niż poszczególnych składników mieszaniny. W porównaniu z cieczami jonowymi, z którymi bywają często wspólnie klasyfikowane jako „zielone rozpuszczalniki”, DES posiadają szereg zalet, takich jak niższy koszt, łatwiejsza synteza, mniejszy wpływ na środowisko i częściowa lub całkowita biodegradowalność. Mimo to wiedza o ich strukturze na poziomie molekularnym jest niewielka. Badania eksperymentalne na temat właściwości termodynamicznych różnego typu mieszanin rozpuszczalników oraz ich zdolności solwatacyjnych prowadzone są w Katedrze Chemii Fizycznej PG od wielu lat. Niezależnym potwierdzeniem prawdziwości modeli termodynamicznych sformułowanych na podstawie eksperymentów mogą być obliczenia teoretyczne, w tym symulacje metodą dynamiki molekularnej (MD), dostarczające informacji o strukturze i dynamice badanych układów oraz obliczenia kwantowo-mechaniczne, będące źródłem danych o termodynamice oddziaływań międzycząsteczkowych. W szczególności kosztowna obliczeniowo metoda ab initio MD (AIMD) pozwala na śledzenie dynamiki badanego układu z uwzględnieniem kwantowego opisu jego gęstości elektronowej. Wyniki planowanych obliczeń posłużyć mają interpretacji pomiarów wielkości fizycznych oraz wielkości cząstkowych molowych (objętości molowe, itp.) badanych układów klasyfikowanych jako DES. Dodatkowo metoda AIMD pozwala na obliczenie widma w podczerwieni (IR) układu w niedostępnej dla eksperymentu rozdzielczości molekularnej i tym samym dogłębną analizę subtelnych zmian oddziaływań między-cząsteczkowych leżących u podstaw obserwowanych doświadczalnie zmian widm IR.