Název:
Studium dynamických procesů v porézních nanomateriálech: adsorpce a difuze
Překlad názvu:
Dynamic Processes in Porous Nanomaterials: Adsorption and Diffusion
Autoři:
Trachta, Michal ; Bludský, Ota (vedoucí práce) ; Heard, Christopher James (oponent) ; Čičmanec, Pavel (oponent) Typ dokumentu: Disertační práce
Rok:
2023
Jazyk:
eng
Abstrakt: [eng][cze] Dynamical processes in porous nanomaterials (adsorption, diffusion, separation) play a significant role in many industrial applications. Modeling of these applications theoretically provides atomistic details of adsorption and diffusion phenomena - information that is often difficult to obtain using contemporary experimental methods. Theory may thus provide a deeper insight into these processes, e.g., explaining the mechanisms and assisting in the search for new materials suited for a specific application through material screening. In this work, the dynamical processes in porous materials were investigated by means of force field and ab initio modeling. On a set of relevant simulation data, two particular problems related to the modeling of such processes are thoroughly addressed: (i) the sensitivity of the results to material geometry, and (ii) the accuracy of the potential energy surface description. Regarding the structure description, the reliability of theoretically-predicted structures is still limited, despite the significant increase in computational power and algorithm development. The drawbacks of individual methods are identified; even state-of-the-art density functional theory approaches suffer from inaccuracies, e.g., due to an imbalance between the semi-local (GGA) functional and...Dynamické procesy v porézních materiálech (adsorpce, difúze, separace) jsou klíčem mnoha průmyslových aplikací. Modelování těchto procesů poskytuje atomistický pohled na adsorpci a difúzi a přináší tak informace, které je obtížné získat pomocí současných experimentálních metod. Teorie tak umožňuje hlubší pochopení těchto jevů, je schopna popsat mechanismy či pomoci při hledání nových materiálů pro konkrétní využití v praxi. V této práci jsou dynamické procesy v porézních materiálech modelovány za použití silových polí a ab initio metod. Na souboru dat s vysokou relevancí k potenciálním aplikacím jsou důkladně prozkoumány dva konkrétní problémy: (i) vysoká citlivost výsledků simulací na geometrii materiálu a (ii) přesnost popisu povrchu potenciální energie. Co se týče popisu struktury, spolehlivost teoretických předpovědí má stále své hranice, a to navzdory podstatnému zvýšení výpočetní síly a vývoji nových algoritmů. Slabiny jednotlivých výpočetních metod jsou v této práci popsány a analyzovány. Často používané metody funkcionálů elektronové hustoty trpí různými problémy, např. nesoulad mezi semi-lokálním funkcionálem (GGA) a disperzními korekcemi může vést k poměrně zásadnímu selhání při popisu struktury zeolitů. Kromě toho je diskutován vliv symetrie na výsledky simulací a spolehlivost struktur...
Klíčová slova:
2D materiály; molekulová síta; proteiny; zeolity; 2D materials; molecular sieves; proteins; zeolites