Molekulare Simulationen zur Chemie der Innenräume

• Antragsteller: Dr. Michael von Domaros
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409294855

Menschen in Industrienationen verbringen bis zu 90% ihrer Zeit in Innenräumen, wo sie einer Vielzahl von gesundheitsschädlichen Luftverunreinigungen (wie Ozon oder flüchtigen organischen Verbindungen) ausgesetzt sind. Um die Chemie der Innenraumluft besser zu verstehen und zu quantifizieren wurden Computermodelle entwickelt, welche jedoch auf fragwürdigen Schätzungen von wichtigen Massetransportparametern (für Akkomodation, Desorption und Diffusion) beruhen. Diese Unzulänglichkeiten beschränken die Rolle von Computermodellen in der Einschätzung von Gesundheitsrisiken. Die dringende Notwendigkeit für das Verständnis solcher Prozesse wurde von Forschungsgruppen der Innenraumluftchemie erkannt und soll durch die hier durchgeführten molekularen Modellierungs- und Simulationsmaßnahmen aufgegriffen werden. Im Fokus des Projektes stehen chemische Transportprozesse an relevanten Innenraumoberflächen, vor allem an menschlicher Haut, einer maßgeblichen Ozonsenke in Innenräumen, Siliziumdioxid (stellvertretend für Glas), Titandioxid (stellvetretend für Farben) und Gips (stellvertretend für Trockenbauwände).Im Zuge des Projektes sollen realistische Oberflächenmodelle angewandt und entwickelt werden und mit fortgeschrittenen Molekulardynamikmethoden und Analysetechniken kombiniert werden. Dies beinhaltet die Entwicklung von atomistischen Modellen der menschlichen Haut und von deren Lipidmatrizen, welche die komplexe Zusammensetzung dieser Systeme berücksichtigen, sowie den Einsatz und die Erweiterung von technisch ausgefeilten Diffusionsmodellen zur Berechnung von Membranpermeabilitäten.Die vorgeschlagenen Forschungsmaßnahmen sollen mikroskopische Transportmechanismen aufklären und quantitative Informationen über damit verbundene Parameter liefern. Durch Zusammenarbeit mit anderen Forschern können die hier gewonnenen Ergebnisse direkt in hierarchisch höhere Computermodelle implementiert werden und bei der Interpretation von experimentellen Ergebnissen helfen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Douglas J. Tobias