Der Einsatz des Theoretical Modeling ermöglicht es, komplexe physiko-chemische Prozesse auf mikro- und makroskopischer Ebene zu verstehen. So können Reaktionsmechanismen entschlüsselt, Eigenschaften neuartiger Materialien für die Sorptionstechnik vorhergesagt oder experimentelle Ergebnisse unterstützend betrachtet werden. Durch den Einsatz moderner Simulationstechniken lassen sich Prozesse sichtbar machen, die experimentell oft schwer zugänglich sind – ein entscheidender Beitrag zur Entwicklung innovativer Konzepte jenseits klassischer Chemie.
Methoden
- Monte-Carlo Simulation (MC)
- Molekulardynamik (MD)
- Klassische Dichtefunktionaltheorie (Non-local LDFT (NLDFT), lattice-DFT, …)
- Mean-Field-Theory (Flory-Huggins, Poisson-Boltzmann, …)
Applikationsbeispiele
- (prädiktive) Bestimmung von Phasengleichgewichten (z.B. VLE) für reine Stoffe und Stoffgemische, Ermittlung von Diffusionskoeffizienten und Viskosität
- Simulation von Adsorptionsisothermen und Ableitung thermodynamischer Größen/Eigenschaften
- Entwicklung von cDFT-Kernels für Berechnungen der Porengrößenverteilungen (pore size distribution – PSD) und adsorptionsinduzierte Deformation
- Simulation der Solvatation in überkritischem Kohlendioxid
- Erstellung von neuen Modellen zur Beschreibung des thermodynamischen Gleichgewichts sowie der Kinetik adsorptionsinduzierter Deformation
- Erstellung von neuen Modellen der elektrischen Doppelschicht und Implementierung elektrosorptionsinduzierter Deformation
- Untersuchung des Einflusses externe Stimuli auf Materialeigenschaften inkl. Modellierung von stimuli-responsiven Polymeren und Gelen (Adsorption, elektrisches Feld, cosolvents)
- Untersuchungen zur Elektrosorption aus Elektrolytlösungen durch Modellierung des ladungsabhängigen Sorptionsprozesses