Modellierung und Design molekularer Systeme

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Leonhard, Kai © Urheberrecht: Lehrstuhl fuer Technische Thermodynamik der RWTH Aachen

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Kai Leonhard

Gruppenleiter Modellierung und Design molekularer Systeme

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+49 241 80 98174

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Durch modellbasiertes Design molekularer Systeme können wir gleichzeitig Prozesse und die darin verwendeten Stoffe optimieren. Dafür entwickeln wir neue Methoden und wenden diese in Kooperationen an

  • zur Entwicklung neuer, emissionsarmer Kraftstoffe aus Biomasse und CO2,
  • zum Design von Lösungs-, Reaktions- und Trennmedien, vor allem für die Nutzung von CO2 als Rohstoff,
  • zur nachhaltigen Herstellung von Polymeren und deren Recycling.

Ziele dabei sind die ökonomische und ökologische Gewinnung der verschiedensten Grundstoffe. Wir betrachten die Moleküle zusammen mit den Prozessen, in denen sie vorkommen, z. B. bei der Aufreinigung von Zwischenprodukten sowie der Verbesserung der Qualität von Produkten aus chemischen Reaktoren.

Ein wesentliches Standbein ist dabei die molekulare Thermodynamik. Sie erlaubt es, mit Hilfe der Quantenmechanik und der statistischen Thermodynamik, Modelle für Stoffeigenschaften ausgehend von der molekularen Struktur zu entwickeln. So können wir gewünschte Eigenschaften erhalten, ohne aufwendige Messungen durchführen zu müssen. Neben Gleichgewichtseigenschaften liegt ein besonderer Fokus auf den Reaktionseigenschaften der Materialien, die oft entscheidend für die Herstellung und Anwendung sind.

Das zweite Standbein umfasst die nötigen Design-Methoden, um mit diesen Modellen, ausgehend von den gewünschten Eigenschaften, die molekularen Strukturen und damit die gesuchten Stoffe identifizieren zu können.

Wenn Sie sich als Student für unsere Arbeit interessieren, können Sie in den Vorlesungen Angewandte Molekulare Thermodynamik, Angewandte Quantenchemie für Ingenieure und Chemie der Verbrennung, mehr über unsere Methoden erfahren.

 

Aktuelle Projekte

Ab initio Verbrennungskinetik
ChemTraYzer
Entwicklung der prädiktiven Zustandsgleichung
Genaue Thermochemie und Kinetik von Molekülen mit gekoppelten Bewegungen
Integriertes Molekül- und Prozessdesign basierend auf prädiktiven Vorhersagemethoden
Kombination von Kraftfeldern zur Modellierung großer chemischer Systeme
Mikrogel Synthese: Kinetik, Partikel Formierung und Reaktor Modellierung
Thermische Stabilität ionischer Flüssigkeiten auf molekularer Ebene
 

Abgeschlossene Projekte

Analytische Stoffdatenvorhersagemodelle für komplexe Systeme
Designmethoden zur Nutzung für quantenmechanisch basierte Stoffdatenmodelle
Einfluss von nicht-Boltzmann verteilten Produkten auf Gasphasenkinetik
Kinetik der Synthese ionischer Flüssigkeiten: Versuchsplanung und Prozessoptimierung
Multiscale Simulation of Microgel Structure
Quantenmechanische Berechnung von Idealgasgrößen
Rekonstruktion der mikrokanonischen Geschwindigkeitskonstante aus experimentellen thermischen Daten
Verwertung von CO2 als Kohlenstoff-Baustein unter Verwendung überwiegend regenerativer Energie