Die Bestimmung thermodynamischer Größen atomarer und molekularer ionischer Systeme mit Monte-Carlo-Simulationen unter Verwendung verschiedener Simulationsboxgeometrien Buchkatalog

Entgegen der üblichen Restriktion der Simulationsboxgeometrie auf einen Würfel werden in dieserArbeit erstmals Simulationen dichter Phasen ionenhaltiger Spezies in einer zur Laufzeit dynamischflexiblen Simulationszelle mit einem selbst geschriebenen Monte-Carlo-Simulationsprogrammdurchgeführt. Eine besondere Herausforderung stellen dabei die extrem langreichweitigen Coulomb-Wechselwirkungen dar, die mittels Ewald-Summation berücksichtigt werden müssen.Am Beispiel des Salzes Lithiumiodid werden verschiedene Potentialmodelle hinsichtlich der Reproduktionexperimentell bekannter Modifikationen überprüft. Mit den neuen Randbedingungen deskanonisch-harmonischen Ensembles und der damit verbunden Vergrößerung des Konfigurationsraumskann, neben der thermodynamisch stabilsten kubischen Phase und einer bereits experimentell synthetisiertenWurtzit-Struktur, eine weitere bislang experimentell nicht bekannte hexagonale Modifikationdes LiI vorhergesagt werden. Aus dem in der Simulation auftretenden Mechanismus der Phasenumwandlunglässt sich sogar ein möglicher Syntheseweg erschließen.Mit einem "united-atom¿-Modell der ionischen Flüssigkeit 1-n-Butyl-3-methylimidazolium Hexafluorophosphat([bmim][PF6]) wird die Auswirkung der neu eingeführten flexiblen Simulationsbox aufdie thermodynamischen Eigenschaften in einer dichten flüssigen Phase überprüft. Detailliert werdenGrößen wie die Beweglichkeit der Ionen, Dichte und vor allem die Gaslöslichkeit von CO2, CO, O2, H2, H2O und C2H4 mit verschiedenen Potentialmodellen untersucht.Durch die Erweiterung einer neu eingeführten flexiblen Simulationsbox werden viele thermodynamischeGrößen besser als bisher wiedergegeben. Die Teilchenbeweglichkeit verbessert sich und dieGefahr der Glasbildung wird verringert. Insbesondere für die Gaspotentiale mit expliziten Partialladungen, wie beim Kohlenstoffdioxid, sind wesentlich bessere Voraussagen möglich. Dies könnte inZukunft sogar die Vorhersage von Löslichkeiten in Mischungen und aufwändig zu messenden Substanzenermöglichen.