Molekulare Modelle für die Verfahrenstechnik mit komplexen Molekülen

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In der klassischen Verfahrenstechnik ist auf dem Gebiet der quantitativen Modellierung und Simulation ein hervorragender Stand erreicht, Experimente sind oft nur noch zur gezielten Validierung von Modellvorhersagen nötig. Wesentliche Grundlage hierfür sind thermodynamische Stoffdatenmodelle, die für einfache Moleküle, aber auch für Polymere, hoch entwickelt sind. Dies ist für komplexe Moleküle wie Proteine, Wirkstoffe und viele Feinchemikalien, das heißt, für Stoffklassen, die die Verfahrenstechnik in Zukunft entscheidend prägen werden, anders. Hier fehlen die für eine physikalisch-chemische Modellierung der verfahrenstechnischen Prozesse benötigten thermodynamischen Stoffdatenmodelle weitgehend. Im vorliegenden Projekt soll ein Weg in dieses Gebiet gebahnt werden. Dabei wird der Ansatz der molekularen Modellierung und Simulation mit Kraftfeldmethoden verfolgt. Dieser wird bereits für qualitative Studien komplexer Moleküle sowie für quantitative Studien von Systemen mit einfachen Molekülen erfolgreich eingesetzt. Im Projekt wird seine Erweiterung zur quantitativen Beschreibung der thermodynamischen Stoffdaten komplexer Moleküle angestrebt. Das Ziel ist dabei die Bereitstellung eines methodischen Baukastens und zugehöriger Modellbausteine und Werkzeuge, mit denen sich, ähnlich wie mit der bekannten UNIFAC Gruppenbeitragsmethode in der klassischen Verfahrenstechnik, in Zukunft Aufgaben der Verfahrenstechnik mit komplexen Molekülen erfolgreich bearbeiten lassen.