Fizikai kémia és elméleti kémia (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
100 %
Ortelius tudományág: Fizikai kémia
zsűri
Kémia 1
Kutatóhely
Neutronfizikai Osztály (MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet)
résztvevők
Harsányi Ildikó Jóvári Pál Mile Viktória Pothoczki Szilvia Temleitner László
projekt kezdete
2011-02-01
projekt vége
2015-01-31
aktuális összeg (MFt)
3.615
FTE (kutatóév egyenérték)
11.52
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
Átfogó vizsgálatokat kívánunk végezni a komplex molekuláris folyadékok szerkezetét illetően, kezdve a tiszta víz különböző termodinamikai állapotain, az alkáli- és alkáliföldfém-halogenidek (pl. a számos biológiai folyamatban kulcsfontosságú kalcium-klorid) vizes oldatán keresztül fontos szerves anyagok (alkoholok, aminosavak) vizes oldatáig. Minden egyes említett folyadékban számos, a szerkezetre vonatkozó alapkérdés tisztázatlan mind a mai napig: Hogyan jellemezhetjük a molekulák kölcsönös orientációit? Miként befolyásolja ezt a molekulaszerkezet, illetve annak kismértékű megváltoztatása? Hogyan érthetjük meg az ionok és az oldott molekulák hidrátburkának viselkedését? Milyen mértékben alkalmazhatók a szerkezet leírására a jelenleg használatos klasszikus kölcsönhatási potenciálok? Az általunk megvalósítandó megközelítés, melynek során (többek között) a fenti kérdésekre keresünk megnyugtató választ, magában foglalja a röntgen- és neutrondiffrakció, valamint a röntgen-abszorpció (ezen belül elsősorban az EXAFS) kísérleti módszereket. Olyan, több tízezer részecskét tartalmazó szerkezeti modelleket fogunk készíteni a Reverse Monte Carlo (RMC) számítógépes eljárás segítségével, amelyek az összes felsorolt kísérleti eredménnyel (hibán belül) konzisztensek lesznek. Végül megkíséreljük a széles körben alkalmazott (Monte Carlo és molekuláris dinamikai) számítógépes szimulációkból kapott szerkezeti információt is szerkezeti modelljeinkbe integrálni, felhasználva a pályázók által frissen kidolgozott eljárást. Magától értetődően e szerkezetek megbízhatóbbak lesznek a vizsgált molekuláris folyadékok jelenleg ismert összes szerkezeti modelljénél.
angol összefoglaló
We wish to carry out comprehensive investigations concerning the structure of molecular liquids, starting from the various themodynamic states of pure water, via aqueous solutions of alkaline earth halides (including calcium chloride; calcium ions in solution have vital roles in quite a few biological processes) to aqueous solutions of important organic compounds (such as alcohols and amino acids). In every single liquid mentioned previously there are a number of problems concerning their structure that need to be clarified urgently: How can we characterise the mutual orientations of molecules? How are these orientations influenced by (small changes of) the molecular structure? How can we understand the behaviour of the hydration spheres of ions and larger molecules? To what extent can we rely on structural information provided by computer simulations using classical interatomic potentials? Our approach, by which we seek answers to (among others) the above questions, will involve X-ray and neutron diffraction, as well as X-ray absorption (mainly extended X-ray absorption fine structure, EXAFS) experiments. Structural models, containing tens of thousands of particles, will be prepared by using the Reverse Monte Carlo (RMC) modelling technique, so that a single (set of) model(s) will be consistent with results of all experiments listed above. Finally, we will make an attempt for integrating structural information obtained via widely spread (Monte Carlo and molecular dynamics) computer simulation techniques into our structural models (for this purpose, we will apply a procedure introduced recently by the proposers). Clearly, such models will be superior to all existing models of the structure of molecular liquids.
