Untersuchung der physikalischen Zusammenhänge der Entropieskalierung von Diffusionskoeffizienten: Ein komplementärer Ansatz aus Molekulardynamiksimulation, NMR Experimenten und Theorie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Kerstin Münnemann; Professor Dr.-Ing. Simon Stephan
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556679904

Die Modellierung und Vorhersage von Diffusionskoeffizienten von Fluiden und fluiden Gemischen ist für viele Anwendungen wichtig. Die Entropieskalierung (ES) hat sich in den letzten Jahren zu einem beliebten und leistungsfähigen Werkzeug hierzu entwickelt. In Arbeiten der Antragsteller wurde ES für die Modellierung von Diffusionskoeffizienten von Gemischen erweitert. Dennoch sind die physikalischen Mechanismen von ES bis heute nicht gut verstanden. Darüber hinaus gibt es nach wie vor grundlegende Probleme bei der ES Modellierung assoziierter Stoffe – die Gründe dafür sind ebenfalls noch nicht verstanden. Dieses Projekt zielt darauf ab, diese Fragen aufzuklären und einen Weg zur Verbesserung der ES für assoziierende Stoffe aufzuzeigen. Dies wird in einem komplementären Ansatz unter Verwendung von Molekulardynamiksimulationen (MD), NMR-Spektroskopie und Fluidtheoriemodellierung geschehen. Um die Skalierungsmechanismen der ES und die Probleme von assoziierenden Stoffen aufzuklären, wird eine neue Methode zur Analyse der Primär-Daten (in NMR-Experimenten gepulste Feldgradienten-Spektren und in MD Simulationen Korrelationsfunktionen) entwickelt. Beide primären Datentypen sind Maßzahlen für die Struktur und Dynamik der Teilchen auf atomistischer Ebene und daher prädestiniert, den Zusammenhang von Diffusion und Entropie zu untersuchen. Die Primärdaten von assoziierenden und nicht-assoziierenden Stoffen werden mittels Anomalie-Erkennung analysiert werden, um Besonderheiten im Verhalten der assoziierenden Stoffe zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen