B05

Molekulare Modellierung komplexer Fluide im Bereich der Dreiphasenkontaktlinie

Überblick

Teilprojekt B05 zielt auf das Verständnis der Wechselwirkung von Transport- und Benetzungsvorgängen auf molekularer Ebene ab. Zudem liefert es makroskopische Modellparameter durch molekulare Betrachtung der Materie in ihrem physiko-chemischen Verhalten. Schwerpunkte sind die Zusammenhänge zwischen Fluid-Festkörper-Interaktionen an glatten homogenen oder chemisch heterogenen Oberflächen. Aus MD-Simulationen werden zudem Parameter der Randbedingungen (wie z.B. Schlupflänge) z.B. in Surfactant-Systemen ermittelt und in kontinuumsmechanische Simulationen in OpenFOAM eingespeist. Gemeinsam mit anderen Teilprojekten aus B (insb. B01, B02) soll letztlich eine hierarchische Mehrskalenmodellierung erarbeitet werden.

Statische und dynamische Eigenschaften von Dreiphasenkontaktlinien (DPK) sind noch weitgehend unverstanden. Die Abbildung oben zeigt die molekulare Simulation einer Flüssigkeitsbrücke (Höhe ca. 70 nm) zwischen elektrisch geladenen Graphen-Oberflächen (F. Taherian et. al. , 2015, DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b00625). Obwohl die Flüssig-fest-Grenzflächenenergie einen symmetrischen Zusammenhang mit der Polarität der Oberfläche aufweist, wird eine Kontaktwinkelasymmetrie beobachtet. Diese Asymmetrie wird von lokalen Fluideigenschaften, welche sich von Bulk-Fluid-Eigenschaften unterscheiden, im nanoskopischen Bereich nah zu den Kontaktlinien auf den positiv und negativ geladenen Oberflächen ausgelöst. Die Elektrokapillaritätsgleichung (Young-Lippmann), welche auf globalen anstatt auf lokalen Änderungen der Grenzflächenenergie beruht, ist infolgedessen nicht anwendbar. Im Kontaktlinienbereich der negativ geladenen Graphen-Schicht bilden solvatisierte Na+- und Cl−-Ionen bevorzugt elektrisch neutrale Ionenpaare, die auf der positiv geladenen Graphen-Schicht instabil sind.

Team

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Prof. Dr. Nico van der Vegt
+49 6151 16-21222
L2|06 300

Aus dem Teilprojekt entstandene Publikationen

Springe zu: 2018
Anzahl der Einträge auf dieser Ebene: 1.

2018

Milzetti, Jasmin ; Nayar, Divya ; van der Vegt, Nico F. A. (2018):
Convergence of Kirkwood–Buff Integrals of Ideal and Nonideal Aqueous Solutions Using Molecular Dynamics Simulations.
In: The Journal of Physical Chemistry B, S. 5515-5526, 122, (21), ISSN 1520-6106,
DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b11831,
[Online-Edition: https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.7b11831],
[Artikel]

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