Forskaren Remco Hartkamp och Ph.D. Student Max Döpke på Process &Energiavdelningen har tagit ett viktigt steg för att göra simuleringsresultat för elektrokinetisk transport mer tillförlitliga genom att använda molekylära simuleringar. Inom elektrokinetik, joner spelar en viktig roll i transporten av en vätska genom trånga porer eller av fasta partiklar genom en vätska. Dessa typer av transportegenskaper är viktiga i många nanoteknologiska eller elektrokemiska tillämpningar och i kolloidala suspensioner till exempel för farmaceutiska tillämpningar. Forskningsresultaten publicerades i veckan i The Journal of Chemical Physics .

Elektrokinetisk transport undersöks aktivt både experimentellt och med hjälp av molekylära dynamiksimuleringar, ibland med mycket olika resultat. Dessa divergerande resultat gör det svårt att avgöra vad som är korrekt. Experimentella mätningar tolkas ofta genom att använda modeller som kan vara mycket exakta under vissa förhållanden, men mycket felaktigt under andra förhållanden. Hartkamp och Döpke använder molekylära simuleringar där de har tillgång till mer detaljerad data på molekylär nivå. Tolkningen av sådana simuleringar är inte beroende av modeller, att göra simuleringar till ett viktigt verktyg för att bättre förstå elektrokinetiska egenskaper och möjliggöra bättre tolkningar av experiment. Dock, molekylära simuleringar bygger på en korrekt beskrivning av molekylära interaktioner. Forskarna upptäckte att elektrokinetiska egenskaper är starkt beroende av molekylära interaktioner mellan fasta ämnen och joner. De anpassade sedan dessa interaktioner på ett sådant sätt att simuleringsresultaten motsvarade experimentella data under unika förhållanden där det råder lite tvivel om tolkningen.

Remco Hartkamp:"Tack vare detta nya tillvägagångssätt, vi kan vara säkra på att våra simuleringar speglar verkligheten. Detta, i tur och ordning, kan användas för att få insikt under förhållanden där experimentella studier inte ger en tydlig och konsekvent bild. Dessutom, det låter oss "se" exakt hur joner och vattenmolekyler är fördelade och hur de rör sig nära en fast yta."