Ett Purdue University-anslutet företag utvecklar en metod för att exakt och effektivt förutsäga kemiska reaktioner i flytande lösningar, som skulle hjälpa jordbruksföretag, bränsleföretag, mattillverkare, kosmetikaindustrin och många andra företag.

QUAIL Modeling LLC, en akronym för Quantum Applications In Liquids, har utvecklat mjukvara för att bättre förstå hur molekyler reagerar i vätskor, vilket kommer att låta företag urskilja vad som kommer att hända när en viss tillsats läggs till deras produkt.

"En del av affärshemligheten är hur mycket och vilken tillsats som ska tillsättas så att den aktiva ingrediensen löser sig bättre och fungerar som den ska fungera, sa Tillmann Kubis, medgrundare av QUAIL och en forskarassistent vid Purdues School of Electrical and Computer Engineering, Network for Computational Nanotechnology och Purdue Center for Predictive Materials and Devices

QUAIL modellering, som också grundades av James Charles, en Ph.D. student i el- och datateknik, arbetar med att förutsäga lösningsenergier, eller energiförändringen när en molekyl löses upp i industriellt relevanta vätskor – inklusive komplicerade molekylära blandningar.

"Det finns fortfarande ett stort gap i beräkningskemin när det gäller att göra den här typen av förutsägelser för industriellt relevanta scenarier, som vätskor med många olika lösta molekyler, ", sade Kubis. "Vi hjälper till att fylla denna lucka genom att kombinera kvanteffekterna med de statistiska osäkerheterna i komplicerade flytande miljöer."

QUAIL Modeling utökar metoden Non-Equilibrium Green Function (NEGF) till riket av flytande kvantkemi. Denna metod gör det möjligt för kemister att förutsäga experimentella resultat och lägga till svåråtkomlig information som tidsberoende icke-jämviktsflöde, energiutbyte och entropiförändringar i systemet. NEGF-metoden är redan en allmänt accepterad metod inom elektrotekniken och den många partikelfysikvärlden.

Kubis sa efter den nuvarande testfasen av första produkten, att förutsäga kemiska reaktioner i vätskor är nästa steg för företaget som i april tillkännagav att det utvecklar ett sätt att minska kostnaderna för läkemedelsutveckling genom att modellera molekyler och kemiska reaktioner i flytande lösningar, gör det möjligt för kemister att bättre förstå processdetaljer för molekylsyntes.

"Det finns många företag som använder flytande lösningar med många olika aktiva ingredienser och de behöver veta vad det kommer att göra att lägga till ytterligare en komponent, ", sa Kubis. "Vi pratar inte om hur det reagerar i ett orördt lösningsmedel, men hur det reagerar när det finns många andra element där."

För jordbruksföretag, Metoden kan hjälpa ett företag att förstå om en komponent kommer att få produkten att stanna kvar på ett blad längre eller falla av snabbare. För bränsleföretag, det kan bestämma tillsatsens beteende på bränslet och motorn. Metoden kan förutsäga kosmetika som är beroende av många molekyler lösta i samma vätska.

För alla tillverkare, den kan förutsäga hållbarhet i olika behållare och i vilken takt den aktiva ingrediensen och behållaren kommer att brytas ned.