Een aan Purdue University gelieerd bedrijf ontwikkelt een methode om nauwkeurig en efficiënt chemische reacties in vloeibare oplossingen te voorspellen, die de agrarische sector zou helpen, brandstof bedrijven, voedselmakers, cosmetische industrie en vele andere bedrijven.

QUAIL Modeling LLC, een acroniem voor Quantum Applications In Liquids, heeft software ontwikkeld om beter te begrijpen hoe moleculen in vloeistoffen reageren, waardoor bedrijven kunnen onderscheiden wat er zal gebeuren als een bepaald additief aan hun product wordt toegevoegd.

"Een deel van het handelsgeheim is hoeveel en welk additief je moet toevoegen, zodat het actieve ingrediënt beter oplost en werkt zoals het hoort te werken, " zei Tillmann Kubis, mede-oprichter van QUAIL en een onderzoeksassistent-professor aan Purdue's School of Electrical and Computer Engineering, Netwerk voor computationele nanotechnologie en Purdue Center for Predictive Materials and Devices

Kwartelmodellering, die ook mede werd opgericht door James Charles, een doctoraat student in elektrotechniek en computertechniek, werkt aan het voorspellen van solvatie-energieën, of de energieverandering wanneer een molecuul oplost in industrieel relevante vloeistoffen, inclusief ingewikkelde moleculaire mengsels.

"Er is nog steeds een enorme kloof in de computationele chemie over het maken van dit soort voorspellingen voor industrieel relevante scenario's, zoals vloeistoffen met veel verschillende opgeloste moleculen, " zei Kubis. "We helpen deze leemte op te vullen door de kwantumeffecten te combineren met de statistische onzekerheden van gecompliceerde vloeibare omgevingen."

QUAIL Modeling breidt de Non-Equilibrium Green Function-methode (NEGF) uit naar het rijk van de vloeibare kwantumchemie. Met deze methode kunnen scheikundigen experimentele resultaten voorspellen en moeilijk toegankelijke informatie toevoegen, zoals tijdsafhankelijke niet-evenwichtsstroming, energie-uitwisseling en entropieveranderingen van het systeem. De NEGF-methode is al een breed geaccepteerde methode in de elektrotechniek en de vele deeltjesfysica-wereld.

Kubis zei na de huidige testfase van het eerste product, het voorspellen van chemische reacties in vloeistoffen is de volgende stap voor het bedrijf dat in april aankondigde een manier te ontwikkelen om de ontwikkelingskosten van geneesmiddelen te verlagen door moleculen en chemische reacties in vloeibare oplossingen te modelleren, waardoor chemici de procesdetails van molecuulsynthese beter kunnen begrijpen.

"Er zijn veel bedrijven die vloeibare oplossingen gebruiken met veel verschillende actieve ingrediënten en ze moeten weten wat het toevoegen van een ander onderdeel zal doen, " zei Kubis. "We hebben het niet over hoe het reageert in een zuiver oplosmiddel, maar hoe het reageert als er veel andere elementen in zitten."

Voor agrarische bedrijven, de methode kan een bedrijf helpen begrijpen of het toevoegen van een component ervoor zorgt dat het product langer op een blad blijft of er sneller af valt. Voor brandstofbedrijven, het kan het gedrag van het additief op de brandstof en de motor bepalen. De methode kan cosmetica voorspellen die afhankelijk zijn van veel moleculen die in dezelfde vloeistof zijn opgelost.

Voor alle fabrikanten, het kan de houdbaarheid in verschillende containers voorspellen en in welk tempo het actieve ingrediënt en de container kapot gaan.