Magische Zahlen und Clathratstrukturen bei Mikro-Solvatationsclustern einfacher Kationen in der Gasphase

气相中简单阳离子微溶剂化簇中的幻数和笼形结构

• 批准号: 5350719
• 负责人: Professor Dr. Bernd Hartke
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Physikalische Chemie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2000-12-31 至 2004-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5350719?language=en
• 关键词: Magische; Zahlen; und; Clathratstrukturen; bei

Wäßrige Lösungen einfacher Kationen (Natrium, Kalium) sind u. a. für die Biochemie sehr wichtig, eine voll befriedigende theoretische Simulation ist jedoch noch immer nicht möglich. Daher soll hier ein vereinfachtes System, isolierte Cluster eines dieser Kationen mit wenigen Wassermolekülen in der Gasphase, untersucht werden. Experimentelle Befunde deuten auf eine magische Zahl bei 20 Wassermolekülen hin, was üblicherweise ad hoc durch die Ausbildung eines Dodekaeders erklärt wird (also einer clathratähnlichen Käfig-Einschlußverbindung mit dem Kation im Zentrum). Diese Erklärung ist zur Zeit eine reine Hypothese ohne ausreichendes theoretisches Fundament; außerdem kann sie nicht alle experimentellen Befunde erklären, wie etwa das Fehlen der magischen Zahl 20 bei Natrium. Daher sollen hier mit einem breiten Arsenal theoretischer Methoden (von globalen Strukturoptimierungen bis zu molekulardynamischen Simulationen, von empirischen Potentialen bis zu ab initioRechnungen der Quantenchemie) und in direkter Kooperation mit dem Experiment derartige Mikro-Solvatationscluster der AlkaliKationen untersucht werden. Ziel ist dabei nicht nur eine Untermauerung oder Modifikation der Clathrat-Hypothese, sondern auch ein theoretisch fundiertes, aber gleichzeitig qualitativ einsichtiges Verständnis der wesentlichen Struktur- und Dynamikprinzipien. Wir hoffen, daß von einem derart verfeinerten Bild der Mikro-Solvatationscluster neue Impulse in Richtung eines verbesserten Verständnisses der Solvatation von Ionen in wäßriger Phase ausgeht.

Wäßrige Lösungen einfacher Kationen（Na，K）sind u. a.对于生物化学来说，一个友好的理论模拟还不够。这里有一个vereinfachtes系统，孤立的集群是一个带有气相Wassermolekülen的阳离子，因此是韦尔登。在20个Wassermolekülen之前进行的第二次魔术Zahl实验，是通过Ausbildung eines Dodekaeders erklärt wird（也是通过Zentrum中的Kation进行的clathratähnlichen Käfig-Einschlußverbindung）特别进行的。这是一个时代性的假说，它也是理论基础;因此，它们不能像钠原子20的热效应那样，把所有实验都进行得很好。我们采用了一种新的阿森纳理论方法（从全球结构优化到分子动力学模拟，从经验势能到量子化学的初始研究），并与韦尔登的微溶剂化实验进行了直接合作。这不仅仅是一个网格假说的解或修正，也是一个基本的理论，但它是一个定性的结构和动力学原理的解释。因此，我们将从一张微型溶剂化图片中获得新的动力，这将有助于我们在更高的阶段获得关于Ionen溶剂化的最新信息。