Gli ingegneri chimici della Rice University hanno utilizzato il modello computerizzato più realistico mai concepito per simulare le precise interazioni atomiche e molecolari che entrano in gioco quando l'acqua si mescola con gli alcani, una famiglia di idrocarburi che comprende metano, propano e altri prodotti raffinati da petrolio e gas naturale, come la paraffina.

In un nuovo studio pubblicato questo mese in Giornale di Fisica Chimica , I ricercatori del riso Dilipkumar Asthagiri, Arjun Valiya Parambathu e Walter Chapman, così come l'ex studente laureato Deepti Ballal del Laboratorio di Ames, ha offerto nuove risposte a un enigma che ha a lungo ostacolato i chimici:quando si calcola l'attrazione prevista tra l'acqua e le molecole di alcano in una soluzione ricca di alcani, gli scienziati scoprono che le loro risposte non concordano con i risultati sperimentali.

Asthagiri e colleghi hanno dimostrato che gli effetti elettrostatici e di polarizzazione sottostanti, cose considerate irrilevanti negli approcci convenzionali, sono fondamentali per una simulazione accurata della solubilità dell'acqua e degli alcani.

Chapman, il William W. Akers Professor of Chemical and Biomolecular Engineering e decano associato di ingegneria per l'energia, ha affermato che la ricerca potrebbe avere impatti di vasta portata in campi diversi come la biologia, sistemi ambientali e produzione energetica e chimica.

"Le simulazioni sono sempre più utilizzate per capire, e potenzialmente manipolare, processi su scala nanometrica, " disse Chapman. "Per esempio, i nostri risultati potrebbero offrire nuove informazioni a coloro che studiano le superfici a energia libera relative al ripiegamento e alla denaturazione delle proteine. Potrebbero essere utili per interpretare meglio le scansioni MRI e per prevedere il destino dei contaminanti nell'ambiente. Nella produzione di energia, le intuizioni di questo lavoro potrebbero essere utili per migliorare la garanzia del flusso, prevenire la corrosione e migliorare i processi in altri modi che riducono i costi e gli impatti ambientali."

Chapman ha affermato che il suo gruppo spera di basarsi sul lavoro con modelli futuri che incorporano correzioni quantistiche sia per il movimento delle particelle che per valutare le interazioni interatomiche, qualcosa che è diventato fattibile solo grazie ai recenti progressi sia nel calcolo parallelo che nei calcoli di chimica quantistica a scala lineare.