Projekt

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Advanced atomistic simulations for carbon capture and sequestration

Titel Englisch Advanced atomistic simulations for carbon capture and sequestration
Gesuchsteller/in Parrinello Michele
Nummer 146408
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Computational Science Dept. of Chemistry and Applied Biosciences ETH Zürich
Hochschule ETH Zürich - ETHZ
Hauptdisziplin Physik der kondensierten Materie
Beginn/Ende 01.05.2013 - 30.04.2014
Bewilligter Betrag 65'215.00
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Alle Disziplinen (2)

Disziplin
Physik der kondensierten Materie
Physikalische Chemie

Keywords (4)

Metadynamics; Molecular dynamics simulations; Enhanced Sampling; Nucleation

Lay Summary (Italienisch)

Lead
Le massicce emissioni di biossido di carbonio (CO2) dell'ultimo secolo hanno portato ad un incremento della temperatura dannoso per l'ambiente. Per alleviare questo problema è possibile la rimozione del CO2 dall'atmosfera attraverso la sua solubilizzazione in acqua e la conseguente precipitazione sotto forma di carbonato di magnesio (Mg(CO3)). Intendiamo caratterizzare quest'ultimo processo a livello atomistico, aumentando il campionamento delle simulazioni di Dinamica Molecolare (MD).
Lay summary

Il nostro obiettivo principale è migliorare la comprensione del processo di nucleazione del Mg(CO3) tramite MD. Questo approccio e tutt'altro che triviale, dato che la nucleazione è un processo lento difficilmente studiabile tramite MD. Per ovviare a questo problema utilizzeremo avanzate tecniche di simulazione sviluppate nel nostro gruppo. In particolare, (i) svilupperemo un  set di variabili collettive capaci di descrivere la formazione del nucleo di Mg(CO3) dagli ioni solvatati, (ii) utilizzando queste nuove variabili studieremo il processo di nucleazione ed otterremo un profilo di energia libera per la formazione del nucleo. In aggiunta (iii) chiariremo il ruolo delle molecole d'acqua e l'effetto del pH durante i primi stadi della cristallizzazione del MgCO3.

Il nostro lavoro fornirà nuove ed importanti informazioni sulla cristallizzazione del carbonato di magnesio in soluzione acquosa. Saremo in grado di spiegare in maniera approfondita il processo di nucleazione a livello molecolare e saremo in grado di fornire delucidazioni su come controllare e guidare il processo.

Parole chiave

Nucleazione, Campionamento potenziato, Dinamica Molecolare.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 23.11.2016

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
1, 3, 5-Tris (4-bromophenyl) benzene prenucleation clusters from metadynamics
Salvalaglio Matteo Giberti Federico Parrinello Michele (2014), 1, 3, 5-Tris (4-bromophenyl) benzene prenucleation clusters from metadynamics, in Acta Crystallographica Section C: Sturcutal Chemistry, 70(2), 132-136.
Insight into the nucleation of urea crystals from the melt
Giberti F. Salvalaglio M. Mazzotti M. Parrinello M. (2014), Insight into the nucleation of urea crystals from the melt, in Chemical Engineering Science, 121, 51-59.
Transient Polymorphism in NaCl
Giberti F. Tribello G.A. Parrinello M. (2013), Transient Polymorphism in NaCl, in Journal of Chemical Theory and Computation, 9, 2526-2530.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
Separation Process Laboratory - Institute of Process Engineering/ETH Zurich Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
CECAM; Molecular Simulations of Crystallization from Solution Poster A computational approach to 1, 3, 5-tris (4-bromophenyl) benzene nucleation 26.05.2014 Universität Lugano, Schweiz Giberti Federico; Parrinello Michele;


Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
132081 Advanced atomistic simulations for carbon capture and sequestration 01.05.2011 Projektförderung (Abt. I-III)
132081 Advanced atomistic simulations for carbon capture and sequestration 01.05.2011 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

Titolo: Nucleazione del Carbonato di Magnesio tramite simulazioni di Dinamica MolecolareLe massicce emissioni di biossido di carbonio (CO2) dell'ultimo secolo hanno portato ad un incremento della temperatura estremamente dannoso per l'ambiente. Per mitigare questo problema è stata proposta la rimozione del CO2 dall'atmosfera. Delle molteplici alternative esistenti, un semplice approccio è la sua precipitazione sotto forma di Ca(CO3) o Mg(CO3) dopo la sua solubilizzazione in acqua. Mentre il Ca(CO3) è stato estensivamente studiato, ben poco si conosce sul processo di nucleazione del Mg(CO3). Intendiamo caratterizzare quest'ultimo processo a livello atomistico, tramite simulazioni di Dinamica Molecolare. Questo approccio e tutt'altro che triviale, dato che la nucleazione è un processo lento difficilmente studiabile attraverso simulazioni di Dinamica Molecolare. Per ovviare a questo problema potenzieremo alcune avanzate tecniche di simulazione sviluppate nel nostro gruppo. In questo modo il processo potrà essere accelerato e appropriatamente studiato.
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