Neuartiger Ansatz zur Simulation von Deprotonierung
Ein Bereich, in dem die Dissoziationsreaktion organischer Säuren anwendbar ist, ist die Entwicklung von Modellen für die Bildung und Auflösung von Schadstoffen. Allerdings tritt die Deprotonierung (Entfernung eines Wasserstoffatoms) typischerweise nur einmal alle 100 Nanosekunden auf, weshalb die Computermodellierung eine Herausforderung bleibt. Das EU-finanzierte Projekt SIMDEPRO ("Deprotonation of organic molecules in solution by ab initio MD and rare events simulation techniques") untersucht mittels eines neuen Ansatzes den Mechanismus der Deprotonierung bei verschiedenen Klassen von organischen Molekülen in unterschiedlichen Lösungsmitteln. Experten für die Berechnung elektronischer Strukturen und für statistische Mechanik passten moderne Techniken wie temperaturbeschleunigte Molekulardynamik, die String-Methode und Milestoning an. Mithilfe dieser Techniken können Wissenschaftler die Reaktionsgeschwindigkeit berechnen, die Mechanismen beschreiben und die freie Energie entlang des Reaktionswegs von chemischen Reaktionen unter realistischen Bedingungen ermitteln. Die vom Projektteam entwickelten Simulationstechniken sind unter CP2K(öffnet in neuem Fenster) frei zugänglich und wurden der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt. Sie wurden auch auf die Untersuchung von verschiedenen anderen relevanten Bereichen angewendet: unter anderem erneuerbare Energien, neue selbstreinigende Materialien und extrem gleitfähige Beläge für Nanofluidik.
