Onderzoeker Remco Hartkamp en Ph.D. student Max Döpke van de afdeling Process &Energy heeft een belangrijke stap gezet in het betrouwbaarder maken van simulatieresultaten voor elektrokinetisch transport door gebruik te maken van moleculaire simulaties. In de elektrokinetiek, ionen spelen een belangrijke rol bij het transport van een vloeistof door nauwe poriën of van vaste deeltjes door een vloeistof. Dit soort transporteigenschappen zijn belangrijk in veel nanotechnologische of elektrochemische toepassingen en in colloïdale suspensies voor bijvoorbeeld farmaceutische toepassingen. De onderzoeksresultaten zijn deze week gepubliceerd in The Tijdschrift voor Chemische Fysica .

Elektrokinetisch transport wordt actief onderzocht, zowel experimenteel als met behulp van moleculaire dynamische simulaties, soms met zeer uiteenlopende resultaten. Deze uiteenlopende resultaten maken het moeilijk om te bepalen wat juist is. Experimentele metingen worden vaak geïnterpreteerd met behulp van modellen die onder bepaalde omstandigheden zeer nauwkeurig kunnen zijn, maar zeer onnauwkeurig onder andere omstandigheden. Hartkamp en Döpke gebruiken moleculaire simulaties waarin ze toegang hebben tot meer gedetailleerde data op moleculair niveau. De interpretatie van dergelijke simulaties is niet afhankelijk van modellen, simulaties een belangrijk hulpmiddel maken om elektrokinetische eigenschappen beter te begrijpen en betere interpretaties van experimenten mogelijk te maken. Echter, moleculaire simulaties zijn afhankelijk van een correcte beschrijving van moleculaire interacties. De onderzoekers ontdekten dat elektrokinetische eigenschappen sterk afhangen van de moleculaire interacties tussen vaste stoffen en ionen. Vervolgens hebben ze deze interacties zodanig aangepast dat de simulatieresultaten nauw overeenkwamen met experimentele gegevens onder unieke omstandigheden waarbij er weinig twijfel bestaat over de interpretatie.

Remco Hartkamp:"Dankzij deze nieuwe aanpak we kunnen erop vertrouwen dat onze simulaties de werkelijkheid weerspiegelen. Dit, beurtelings, kan worden gebruikt om inzicht te krijgen onder omstandigheden waarin experimenteel onderzoek geen duidelijk en consistent beeld geeft. In aanvulling, het stelt ons in staat om precies te 'zien' hoe ionen en watermoleculen worden verdeeld en hoe ze zich in de buurt van een vast oppervlak bewegen."