Computersimulationen übernehmen eine größere Rolle in der Wissenschaft
Auf Grundprinzipien basierende Simulationen in Chemie, Biologie, Physik und Materialwissenschaft haben Forschern ermöglicht, neue Moleküle, Nanomaterialien und andere Formen von kondensierter Materie zu identifizieren. Zwar erfassen aktuelle Simulationen den elektronischen Grundzustand, für die Wissenschaft ist es aber wichtig, Prozesse bei thermisch erhöhten Temperaturen für anspruchsvollere und gründliche Tests zu simulieren. Das EU-finanzierte Projekt TEMM1P (Computer simulations of thermally excited molecules and materials by first principles) entwickelte Berechnungsmethoden für die Simulation von temperaturbedingten und Hochtemperaturprozessen. Es zielte auf Anwendungen, die die Erzeugung von Fullerenen, die Thermolyse von Ammoniak-Boranen, chemische Reaktionen von Ölsanden und die Ionendiffusion in Tonmineral-Nanoröhrchen involvieren. Das Team führte auch chemische Massenspektrometer-Experimente durch, um neue Moleküle mit atypischen Bindungseigenschaften zu bilden. Durch diese Experimente wollte man eine chemische Reaktion von Methan mit Metallen mit spätem Übergang und Seltenerd-Ionen erreichen, um molekularen Wasserstoff aus Erdgas zu erzeugen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Experimente, die alle bei hohen Temperaturen auftreten und ähnliche Berechnungsmethoden erfordern, verbreitete TEMM1P wertvolle neue Kenntnisse unter den Projektpartnern, um neue Synergien in dem Bereich zu fördern. Darüber hinaus wollte das Projekt durch ein Austauschprogramm und die Verwendung von modernsten Supercomputer-Einrichtungen die Rolle der Computerchemie verstärken. Es bemühte sich, ein ergänzendes Instrument für wertvolle Voraussagen experimenteller Ergebnisse verwenden, bevor fortgeschrittene und teure Experimente durchgeführt werden. Zu den Leistungen des Projekts gehörte die erfolgreiche Entwicklung neuer Software auf dem Gebiet der Quantenchemie. Es bewältigte anspruchsvolle Anwendungsprojekte wie die Verbesserung von Ölsand, indem es die Notwendigkeit von Wasser für den Ölsandabbau auf ein Minimum reduzierte. Eine weitere solche Anwendung umfasste die Förderung des effizienten Transports von Wasserstoff durch ein Low-Cost-Carrier-System. Fortschritte wurden auch in Experimenten auf akademischer Ebene gemacht, beispielsweise durch die Beantwortung der Frage, wie planare Borcluster aus Standardchemikalien hergestellt werden können, und die Untersuchung von interessanten Bindungssituationen. Insgesamt entwickelte und erprobte das Projektkonsortium erfolgreich neue Methoden, um thermisch angeregte Quantensysteme zu beschreiben, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf einer nachhaltigen Entwicklung lag. Es trug auch zur Ausbildung von Nachwuchsforscher bei und verpflichtete sich, die Projektergebnisse zu verbreiten. Dank dieser Anstrengungen sollen Computersimulationen eine zunehmend führende Rolle in der Wissenschaft übernehmen.
Schlüsselbegriffe
Grundprinzipien, Computersimulationen, TEMM1P, thermisch angeregte Moleküle, Nanomaterialien, kondensierte Materie
