O estudante da Universidade da Califórnia, Andrew Eisenhart, usou simulações quânticas para entender um solvente comum que é promissor para a energia verde. Crédito:Colleen Kelley / UC Creative
Para entender as propriedades fundamentais de um solvente industrial, químicos da Universidade de Cincinnati optaram por um supercomputador.
Thomas Beck, professor de química da UC e chefe de departamento, e Andrew Eisenhart, estudante de graduação da UC, fizeram simulações quânticas para entender o carbonato de glicerol, um composto usado no biodiesel e como um solvente comum.
Eles descobriram que a simulação fornecia detalhes sobre as ligações de hidrogênio na determinação das propriedades estruturais e dinâmicas do líquido que faltavam nos modelos clássicos. O estudo foi publicado no Journal of Physical Chemistry B .
O carbonato de glicerol pode ser um solvente químico mais ecologicamente correto para coisas como baterias. Mas os químicos precisam saber mais sobre o que está acontecendo nessas soluções. Eles estudaram os compostos fluoreto de potássio e cloreto de potássio.
"O estudo que fizemos nos dá uma compreensão fundamental de como pequenas mudanças em uma estrutura molecular podem ter consequências maiores para o solvente como um todo, "Eisenhart disse." E como essas pequenas mudanças tornam suas interações com coisas muito importantes como íons e podem ter um efeito em coisas como o desempenho da bateria. "
A água é um solvente aparentemente simples, como qualquer pessoa que mexeu açúcar no café pode atestar.
Estudante da UC Andrew Eisenhart, deixou, e o chefe do departamento de química da UC, Thomas Beck, colaborou em um estudo de pesquisa do carbonato de glicerol. Crédito:Colleen Kelley / UC Creative
"As pessoas estudaram a água por centenas de anos - Galileu estudou a origem da flutuação na água. Mesmo com toda essa pesquisa, não temos um entendimento completo das interações na água, "Beck disse." É incrível porque é uma molécula simples, mas o comportamento é complexo. "
Para a simulação quântica, os químicos recorreram ao Advanced Research Computing Center da UC e ao Ohio Supercomputer Center. As simulações quânticas fornecem uma ferramenta para ajudar os químicos a entender melhor as interações em escala atômica.
"Simulações quânticas já existem há um bom tempo, "Eisenhart disse." Mas o hardware que está evoluindo recentemente - coisas como unidades de processamento gráfico e sua aceleração quando aplicado a esses problemas - cria a capacidade de estudar sistemas maiores do que podíamos no passado. "
"Como os íons se dissolvem neste líquido em comparação com a água? Primeiro tivemos que entender qual era a estrutura básica do líquido, "Disse Beck.
A pesquisa foi financiada por uma bolsa da National Science Foundation.
Cada bateria de íon de lítio contém um solvente. Encontrar um melhor pode melhorar o armazenamento e a eficiência da energia.
"O mundo está se movendo na direção da sustentabilidade. É bastante claro que a energia eólica e a solar serão dois grandes contribuintes, juntamente com outras energias verdes, "Disse Beck." Mas a energia gerada é intermitente. Portanto, você precisa de métodos para armazenamento de energia em grande escala para que, se ficar nublado por dois dias, uma cidade pode continuar funcionando. "
