APS March Meeting: Erkundung komplexer Reaktionsnetzwerke mit ChemTraYzer und beschleunigter reaktiver Molekulardynamik

17.03.2021
 

Die LTT Arbeitsgruppe Modellierung und Design molekularer Systeme stellt beim dieswöchigen March Meeting der American Physical Society ihr Konzept zur Erkundung komplexer Reaktionsnetzwerke vor. Mit solchen Reaktionsnetzwerken sind Vorhersagen und Optimierungen unterschiedlichster chemietechnischer Anwendungen möglich, etwa im Bereich der Katalyse, Polymerforschung und Verbrennungstechnik. Damit aus dem makroskopischen Verhalten eines komplexen chemischen Systems die korrekten Schlüsse über die zugrundeliegenden Elementarreaktionen gezogen werden können, muss das Netzwerk jedoch bereits hinreichend vollständig bekannt sein. Die automatische Analyse solcher Netzwerke ist mit dem ChemTraYzer Code des LTT möglich.

Durch den Einsatz moderner Beschleunigungsverfahren für reaktive molekulardynamische Simulationen wie der collective-variable hyperdynamics (CVHD) Methode können mit vergleichsweise wenig Rechenaufwand hinreichend viele mögliche Reaktionspfade ausgehend von bestimmten Edukten gefunden werden. Mittels eines am LTT entwickelten Skriptes können die Produkte auf diesen Reaktionspfaden automatisch Startpunkte für erneute Simulationen sein. Auf diese Weise kann die komplexe und hoch-dimensionale Potentialenergiefläche schrittweise erschlossen werden. Diese Daten können als Eingabe zur Reaktionsratenberechnung genutzt werden, um die Druckabhängigkeit und untypische Temperaturabhängigkeit der Reaktionsraten zu ermitteln.

Der Ansatz wurde von Dr. Can Huang im Projekt Ab initio Verbrennungskinetik entwickelt und wird am 18.3. um 18:54 deutscher Zeit (12:54 Central Daylight Time, USA) im Vortrag S26.00006 „Exploration of complex reaction systems with the Chemical Trajectory analYzer (CTY) and CVHD acceleration“ präsentiert.