Opis projektu
Nowe metody z zakresu chemii kwantowej na potrzeby zielonej katalizy organicznej „na wodzie”
Finansowany przez ERBN projekt GreenOnWaterCat ma na celu zrewolucjonizowanie wiedzy na temat ekologicznej katalizy „na wodzie” i odkrycie jej mikroskopowego pochodzenia. W związku z tym badacze opracują i wdrożą kilka nowych metod teoretycznych, umożliwiających bezprecedensowe symulacje kwantowej dynamiki molekularnej na dużą skalę. Projekt ma trzy dodatkowe cele: wyjaśnienie pomiarów eksperymentalnych i scharakteryzowanie odpowiedniej struktury atomowej, zaproponowanie nowych procesów syntetycznych, które wykorzystują koncepcję „na wodzie”, takich jak kataliza na granicy faz materiał organiczny/tlenek metalu, a także zbadanie możliwości katalizy „na wodzie” przy użyciu dwóch nierozpuszczalnych w wodzie stałych reagentów. Badacze oczekują, że wyniki projektu pomogą uczynić wodę bardzo atrakcyjnym rozpuszczalnikiem w projektowaniu nowych procesów syntetycznych, jeszcze bardziej przydatnym w zastosowaniach przemysłowych.
Cel
The target of the research program, GreenOnWaterCat, is to revolutionize the understanding of green “on-water” catalysis and to unravel its microscopic origin. To enable these goals to be reached, several novel theoretical methods will be developed and implemented that will enable for unprecedented large-scale quantum molecular dynamics simulations, where both the electronic and nuclear Schrödinger equations are solved simultaneously. In addition, these methods will also allow the efficient computation of various state-of-the-art vibrational spectroscopies “on-the-fly”, at essentially no additional computational cost. Furthermore, new analysis techniques permit to assign the spectra and explain their correlation with the atomic structure in order to gain invaluable insights and eventually grasp the relationships between the dynamics and structure of “on-water” catalysis and vibrational spectroscopies. Since the latter offers a convenient connection to experiment, the unique results are of utmost value in order to explain the experimental findings. In consequence, new synthetic processes based on the “on-water” phenomenon will be proposed and investigated. The expected results will be most helpful so that water will soon become not only a viable, but also very attractive solvent in the design of novel synthetic processes and to make it even more useful for industrial applications.
Beside the development and implementation of novel computational methods, which will be made publicly available, the additional outcomes expected are as follows:
• To conclusively explain the underlying mechanism of the “on-water” rate phenomenon for the first time
• To elucidate the experimental measurements and characterize the corresponding atomic structure
• To propose novel synthetic processes which exploit the “on-water” concept, such as catalysis at the organic/metal oxide interface
• To investigate the possibility of “on-water” catalysis using two water-insoluble solid reactants
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
33098 Paderborn
Niemcy