Molecular description of phenomena in electrical double layer - prediction and interpretation of experimental data by computer simulations
Project goals
Solid-liquid interfaces are omnipresent in the environment, processing and analysis. Numerous experimental techniques explore these interfaces with success, but molecular understanding of the complex phenomena occurring at the electric double layer is not always unambiguous. Molecular simulations can provide valuable details linking structure, dynamics, and yielding simulated (pseudo-)experimental signals by applying appropriate theory. In this project we focus on (i) simulations of electrokinetic effects (electroosmosis) providing streaming velocities, which are often reported as zeta-potential values, and (ii) simulations of non-linear optics spectra generated by inhomogeneous interface. The former requires non-equilibrium simulations under external electric field, the latter equilibrium simulations with sophisticated analysis of the structure and charge distribution and its effect on generated spectra. As model surfaces, our already verified models of (110) rutile (TiO2) and (101) quartz (SiO2) will be primarily used.
Keywords
electric double layersolid-liquidinterfacemetal-oxidecomputer simulationelectrokinetic phenomentanon-linear optics
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Main participants
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích / Přírodovědecká fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-10734S
Alternative language
Project name in Czech
Molekulární popis jevů v elektrické dvojvrstvě - predikce a interpretace experimentálních dat počítačovými simulacemi
Annotation in Czech
Rozhraní pevná látka-kapalina jsou všudypřítomná v přírodě, technologiích a analýze. Mnohé experimentální techniky úspěšně zkoumají tato rozhraní, ale molekulární pochopení složitých jevů v elektrické dvojvrstvě není vždy jednoznačné. Molekulární simulace mohou poskytnout cenné podrobnosti spojující strukturu, dynamiku a simulované (pseudo-)experimentální signály získané zapojením příslušné teorie. V tomto projektu se zaměřujeme na (i) simulace elektrokinetických jevů (elektroosmózy) poskytující unášivé rychlosti, které jsou často převáděny na hodnoty zeta-potenciálů, a (ii) simulace nelineárních optických spekter generovaných nehomogenním rozhraním. První vyžaduje nerovnovážné simulace v externím elektrickém poli, druhé rovnovážné simulace spojené se sofistikovanou analýzou struktury a rozložení nábojů a jejich vlivu na generovaná spektra. Jako modelové povrchy budou primárně použity naše již ověřené modely (110) rutilu (TiO2) a (101) křemene (SiO2).
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
A great benefit of the project is a realistic description of charged inorganic surfaces and their zeta-potentials using computer simulations. The output is 5 quality publications in good journals. Foreign cooperation (especially experiment, S. Roke, Lausanne) helped to a successful solution. The involvement of students was sufficient and the financial side of the project was smooth.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 26, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
Jul 23, 2020
Finance
Total approved costs
2,260 thou. CZK
Public financial support
2,062 thou. CZK
Other public sources
198 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
2 260 CZK thou.
Public support
2 062 CZK thou.
91%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019