Les ingénieurs chimistes de l'Université Rice ont utilisé le modèle informatique le plus réaliste jamais conçu pour simuler les interactions atomiques et moléculaires précises qui entrent en jeu lorsque l'eau se mélange avec des alcanes, une famille d'hydrocarbures qui comprend le méthane, propane et autres produits raffinés à partir de pétrole et de gaz naturel, comme la paraffine.
Dans une nouvelle étude publiée ce mois-ci dans le Journal de physique chimique , Les chercheurs en riz Dilipkumar Asthagiri, Arjun Valiya Parambathu et Walter Chapman, ainsi que l'ancien étudiant diplômé Deepti Ballal du laboratoire Ames, a offert de nouvelles réponses à une énigme qui a longtemps bloqué les chimistes :lors du calcul de l'attraction attendue entre l'eau et les molécules d'alcane dans une solution riche en alcanes, les scientifiques constatent que leurs réponses ne correspondent pas aux résultats expérimentaux.
Asthagiri et ses collègues ont démontré que les effets électrostatiques et de polarisation sous-jacents - des éléments considérés comme sans conséquence dans les approches conventionnelles - sont essentiels pour une simulation précise de la solubilité dans l'eau et les alcanes.
Chapman, le professeur William W. Akers d'ingénierie chimique et biomoléculaire et doyen associé d'ingénierie pour l'énergie, a déclaré que la recherche pourrait avoir des impacts de grande envergure dans des domaines aussi divers que la biologie, systèmes environnementaux et production d'énergie et de produits chimiques.
"Les simulations sont de plus en plus utilisées pour comprendre, et potentiellement de manipuler, processus à l'échelle nanométrique, " a déclaré Chapman. " Par exemple, nos résultats pourraient offrir de nouvelles perspectives à ceux qui étudient les surfaces d'énergie libre liées au repliement et à la dénaturation des protéines. Ils pourraient être utiles pour mieux interpréter les IRM et prédire le devenir des contaminants dans l'environnement. Dans la production d'énergie, les enseignements de ce travail pourraient être utiles pour améliorer l'assurance des flux, la prévention de la corrosion et l'amélioration des processus par d'autres moyens qui réduisent les coûts et les impacts environnementaux."
Chapman a déclaré que son groupe espère s'appuyer sur les travaux avec de futurs modèles qui intègrent des corrections quantiques à la fois pour le mouvement des particules et dans l'évaluation des interactions interatomiques, quelque chose qui n'est devenu réalisable que grâce aux progrès récents du calcul parallèle et des calculs de chimie quantique à échelle linéaire.
