Investigations on aqueous solutions containing lanthanide or actinide cations using molecular dynamics simulations

• Applicant: Dr. Patrick Merkling
• Subject Area: Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry
• Term: from 2000 to 2003
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5279300

In den letzten 5-10 Jahren ist es gelungen mittels molekulardynamischer Computersimulationen, die mikroskopischenphysiko-chemischen Eigenschaften von Flüssigkeiten, die hochgeladeneMetallkationen enthalten, zuverlässig zu beschreiben. Eigenschaften der Bewegung, der Struktur, und der Thermodynamik dieser Systemeauszurechnen und auf mikroskopischer Ebene zu verstehen ist der erste,unverzichtbare Schritt um auf Systeme von technischer Relevanzübergehen zu können. In diesem Projekt werden Metallionen derLanthanoid- bzw. Actinoidionen in wässriger Lösung untersucht. An der Lanthanoid-Reihe bzw. an den am besten bekannten Actinoiden sollerprobt werden, ob die entwickelte Methodik zu zuverlässigenErgebnissen führt. Dies würde die Vorhersage ihrer Eigenschaftenermöglichen. Die angewandte Methodik setzt quantenmechanischeRechnungen voraus, unter Berücksichtigung angeregterValenz-Zustände. Dieser Teil des Projekts wird in Zusammenarbeit mitder Gruppe von Prof. Luis Seijo, Universität Autonoma von Madrid,Mitentwickler des Quantenchemieprogramms MOLCAS, durchgeführt.Die Struktur im Umfeld eines Kations lässt sich in der Flüssigkeitwahrscheinlich am besten mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie(XANES und EXAFS) bestimmen. Diese Spektren lassen sich auchtheoretisch berechnen. Im Rahmen dieses Projekts wurden bereitsmethodologische Verbesserungen an der Berechnung von XANES und EXAFS vorgenommen [Phys. Rev. B, Juli und September 2001], um einequantitative Übereinstimmung mit experimentellen Spektren von Kationender Übergangsmetalle zu gewährleisten. Dadurch verfügen wir über einwirksames Werkzeug, die Strukturen der Lanthanoide und Actinoide inLösung zu überprüfen. Die Messung von Spektren für dieses Projekt,die nicht aus der Literatur verfügbar sind, wird am ESRF (Grenoble)durchgeführt werden.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: Spain
• Cooperation Partner: Professor Dr. E. Sánchez Marcos