Solvent effects on ion pairing and photoionization in water

Abstract

Title: Solvent effects on ion pairing and photoionization in water Author: Mgr. et Ing. Eva Pluhařová Department: Physical and Macromoleculer Chemistry Advisor: Prof. Pavel Jungwirth, DSc., IOCB AS CR, v.v.i. Advisor's e-mail address: pavel.jungwirth@uochb.cas.cz Abstract: Various methods of theoretical chemistry, namely classical molecular dynamics simulations with empirical force fields, ab initio molecular dynamics, enhanced sampling methods, and ab initio calculations were used to provide new insight into ion pairing and photoionization in aqueous solutions. Systems mod- eling aqueous solutions of decreasing size were investigated by computational methods of increasing level of sophistication. In a classical molecular dynamics study of concentrated lithium salt solutions, the electronic continuum correction to account for polarization provided qualita- tive improvement over the conventional non-polarizable force fields and enabled molecular interpretation of neutron scattering measurements. The same model- ing approach was also successful in predicting the affinity of halide ions to the solution/oil interface. By combining ab initio molecular dynamics and potential of mean force cal- culations, we designed a reliable computational protocol for calculating the free energy profile for an ion pair...

Název práce: Vliv rozpouštědla na iontové párování a fotoionizaci ve vodě Autor: Mgr. et Ing. Eva Pluhařová Katedra: Fyzikální a makromolekulární chemie Vedoucí doktorské práce: Prof. Pavel Jungwirth, DSc., ÚOCHB AV ČR, v.v.i. E-mail vedoucího: pavel.jungwirth@uochb.cas.cz Abstrakt: Různé metody teoretické chemie, konkrétně klasická molekulová dy- namika s empirickými silovými poli, ab initio molekulová dynamika, metody rozšířeného vzorkování a ab initio výpočty, byly použity k hlubšímu pochopení iontového párování a fotoionizace ve vodných roztocích. Zmenšující se modelové systémy byly zkoumány výpočetními metodami rostoucí přesnosti a náročnosti. Při studiu koncentrovaných roztoků lithných solí klasickou molekulovou dy- namikou vedla oprava zahrnující elektronické kontinuun ke kvalitativnímu zlepšení oproti konvenčním nepolarizovatelným silovým polím, a tak umožnila interpretaci měření pomocí rozptylu neutronů. Stejný přístup byl také úspěšný pro předpověď afinity halidů k rozhraní voda/olej. Kombinací ab initio molekulové dynamiky a výpočtů potenciálu střední síly byl navržen spolehlivý postup pro výpočet profilu volné energie pro disociaci iontového páru. Poté byly odhadnuty rozdíly v síle...