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Un nuovo approccio alla simulazione della deprotonazione

Anche i più potenti supercomputer non sono riusciti a simulare la dissociazione degli acidi deboli. Questa reazione chimica, importante per numerose scienze biologiche e ambientali, rappresenta una base a partire dalla quale gli scienziati potranno sviluppare approcci completamente nuovi e superare le attuali limitazioni.
Un nuovo approccio alla simulazione della deprotonazione
Un settore in cui la reazione di dissociazione degli acidi organici può essere utilizzata è lo sviluppo di modelli per la formazione e la dissoluzione delle sostanze inquinanti. Tipicamente, tuttavia, la deprotonazione, cioè la rimozione dell'atomo di idrogeno, si verifica una volta ogni 100 nanosecondi, perciò la modellazione computazionale resta particolarmente difficile.

Il progetto SIMDEPRO ("Deprotonation of organic molecules in solution by ab initio MD and rare events simulation techniques"), finanziato dall'UE, ha approfondito i meccanismi di deprotonazione delle diverse classi di molecole organiche in vari solventi applicando una metodica innovativa. Gli esperti di calcoli della struttura elettronica e di meccanica statistica hanno adattato tecniche moderne, come la dinamica molecolare accelerata dalla temperatura e i metodi string e milestoning, che permettono agli scienziati di calcolare la velocità di reazione, caratterizzare i meccanismi e calcolare l'energia libera lungo il percorso delle reazioni chimiche in condizioni realistiche.

Le tecniche di simulazione sviluppate dal progetto sono state implementate nel pacchetto open source CP2K è messe a disposizione della comunità scientifica. Queste metodologie sono state inoltre applicate allo studio di varie altre aree che riguardano le energie rinnovabili, nuovi materiali autopulenti e materiali a frizione ultrabassa per la nanofluidica.

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