Molekulardynamik-Simulationen der Wasser-Kupfer-Grenzfläche mit Neuronalen Netzen

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Behler
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225657524

Die Wasser-Metall-Grenzfläche spielt eine wichtige Rolle in der Elektrochemie, bei Korrosionsprozessen und in der Elektrokatalyse. In den letzten Jahren haben diese Forschungsgebiete wegen ihrer Bedeutung für die Energiespeicherung, für Brennstoffzellen und für die selektive Durchführung chemischer Reaktionen stetig an Aufmerksamkeit gewonnen. Eine theoretische Beschreibung dieser Prozesse wird jedoch noch immer durch die hohe Komplexität der beteiligten Systeme erschwert. Ein wesentliches Problem bei der Durchführung von Molekulardynamik-Simulationen großer Systeme ist der Mangel an zuverlässigen und gleichzeitig effizienten Potentialen zur Beschreibung der atomaren Wechselwirkungen. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung von Potentialen zur konsistenten Beschreibung von Wasser und der Wasser-Metall-Grenzfläche mit Hilfe von neuronalen Netzen. Solche Potentiale, die auf Elektronenstrukturrechnungen basieren, sind sehr genau und eignen sich für Molekulardynamik-Simulationen komplexer Systeme. In diesem Projekt werden sie zur Untersuchung der strukturellen und dynamischen Eigenschaften der Wasser-Kupfer-Grenzfläche ohne externe Spannung eingesetzt. Solche Studien sind eine wichtige Voraussetzung für zukünftige Studien elektrochemischer Prozesse. Zentrale Fragestellungen des Projekts sind die Mobilität der Wassermoleküle an der Oberfläche, die Rolle von Defekten sowie die Struktur der Oberfläche in Kontakt mit Wasser.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen