Andrew Eisenhart, estudiante de la UC, utilizó simulaciones cuánticas para comprender un solvente común que promete energía verde. Crédito:Colleen Kelley / UC Creative
Para comprender las propiedades fundamentales de un solvente industrial, Los químicos de la Universidad de Cincinnati recurrieron a una supercomputadora.
El profesor de química de la UC y jefe de departamento, Thomas Beck, y el estudiante graduado de la UC, Andrew Eisenhart, realizaron simulaciones cuánticas para comprender el carbonato de glicerol. un compuesto utilizado en biodiesel y como solvente común.
Descubrieron que la simulación proporcionaba detalles sobre los enlaces de hidrógeno para determinar las propiedades estructurales y dinámicas del líquido que faltaba en los modelos clásicos. El estudio fue publicado en la Revista de química física B .
El carbonato de glicerol podría ser un solvente químico más ecológico para cosas como baterías. Pero los químicos deben saber más sobre lo que sucede con estas soluciones. Estudiaron los compuestos fluoruro de potasio y cloruro de potasio.
"El estudio que hicimos nos da una comprensión fundamental de cómo los pequeños cambios en una estructura molecular pueden tener mayores consecuencias para el solvente en su conjunto," "Y cómo estos pequeños cambios hacen sus interacciones con cosas muy importantes como los iones y pueden tener un efecto en cosas como el rendimiento de la batería", dijo Eisenhart.
El agua es un solvente aparentemente simple, como puede atestiguar cualquiera que haya mezclado azúcar en su café.
Andrew Eisenhart, estudiante de la UC, izquierda, y el jefe del departamento de química de la UC, Thomas Beck, colaboraron en un estudio de investigación sobre el carbonato de glicerol. Crédito:Colleen Kelley / UC Creative
"La gente ha estudiado el agua durante cientos de años; Galileo estudió el origen de la flotación en el agua. Incluso con toda esa investigación, no tenemos una comprensión completa de las interacciones en el agua, "Es sorprendente porque es una molécula simple, pero el comportamiento es complejo", dijo Beck.
Para la simulación cuántica, los químicos se dirigieron al Centro de Computación de Investigación Avanzada de la UC y al Centro de Supercomputación de Ohio. Las simulaciones cuánticas proporcionan una herramienta para ayudar a los químicos a comprender mejor las interacciones a escala atómica.
"Las simulaciones cuánticas han existido durante bastante tiempo, ", Dijo Eisenhart." Pero el hardware que ha estado evolucionando recientemente, como las unidades de procesamiento de gráficos y su aceleración cuando se aplica a estos problemas, crea la capacidad de estudiar sistemas más grandes de lo que podíamos en el pasado ".
"¿Cómo se disuelven los iones en este líquido en comparación con el agua? Primero teníamos que entender cuál era la estructura básica del líquido, "Dijo Beck.
La investigación fue financiada por una subvención de la National Science Foundation.
Cada batería de iones de litio contiene un disolvente. Encontrar uno mejor podría mejorar el almacenamiento y la eficiencia de la energía.
"El mundo se está moviendo en una dirección de sostenibilidad. Está bastante claro que la energía eólica y solar serán dos de los principales contribuyentes junto con otras energías verdes, ", Dijo Beck." Pero la energía generada es intermitente. Por lo tanto, necesita métodos para el almacenamiento de energía a gran escala, de modo que si está nublado durante dos días, una ciudad puede seguir funcionando ".
