Das Projekt "MEDOS: Morphologie und elektronische Eigenschaften von Donator-Akzeptor-Hetero Übergängen in organischen Solarzellen - Teilprojekt 3: Simulation von Morphologie und Transport-Prozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Polymerforschung durchgeführt. Unser Ziel ist die Entwicklung von numerischen Methoden zur parameterfreien Modellierung von Transport-, Diffusions- und Rekombinationsprozessen in organischen Halbleitern. Dieses Ziel wollen wir in drei Schritten erreichen: Zuerst modellieren wir die selbstanordnenden Morphologien auf großen Skalen, dann berechnen wir die elektronische Kopplunge und energetische Unordnung der Moleküle in der erhaltenen Morphologie und schließlich simulieren wir Ladungsdynamik mit Hilfe von Ratengleichungen oder dem kinetischen Monte Carlo Algorithmus. Das langfristige Ziel dieser Untersuchungen ist die Formulierung der Beziehungen zwischen chemischer Struktur und Ladungsträgerbeweglichkeit, mit deren Hilfe ein computergestütztes Design organischer Halbleiter ermöglicht wird. (1) Entwicklung und Verbesserung der all-atom Kraftfelder (einschließlich Polarisierbarkeit) für DCV5T und Merocyanine. Test und Validierung der Kraftfelder: Berechnung der makroskopischen Eigenschaften (Tg, Dichte, WAXS patterns, Phasendiagramme, IR). Generierung von large-scale Morphologien der Einzelschichten für DCV5T und Merocynanine sowie der Mischschichten. Vergleich mit experimentellen Daten. (2) Berechnung der Transportniveaus für DCV5T und Merocynanine sowie der Akzeptoren mit DFT/GW-BSE. Modellierung der Umgebungseffekte in Einzel- und Mischschichten mit Hilfe atomistischer Modelle. Abgleich mit spektrochemischen sowie XPS/UPS Daten.
Das Projekt "Moleküldynamik Simulationen von Sorptionsprozessen an Bodenmaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Bodenforschung durchgeführt. Interaktionen von organischen Stoffen mit Bodenmaterial spielen in vielen umweltrelevanten Prozessen eine grosse Rolle. Die Adsorption im Boden beeinflusst die Mobilitaet und Abbaubarkeit von organischen Schadstoffen. Die Zugaenglichkeit und Anzahl von Sorptionsstellen ist ein wichtiger - den Transport von Schadstoffen beeinflussender - Faktor. Boden selbst besteht aus einer komplexen Mischung von anorganischen und organischen Materialien. Zur Beschreibung eines derart komplexen Systems ist die Entwicklung geeigneter repraesentativer Model und Modelszenarien erforderlich. Im Rahmen dieses Projektes moechten wir zwei wichtige Aspekte der Interaktion organischer Substanzen mit Boden mittels theoretischer Methoden auf molekularer Ebene betrachten. Erstens sollen die Interaktionen ausgewaehlter organischer Substanzen an Tonoberflaechen untersucht werden. Ausgehend von den Ergebnissen des vorhergehenden Projektes wollen wir komplexere und daher auch realistischere Szenarien betrachten. Im speziellen sollen die Interaktionen von ausgewaehlten Pestiziden, typischen Huminstofffragmenten und solvatisierten Kationen (z.B. K+, Mg2+, Ca2+) an Tonoberflaechen untersucht werden. Die Anwendung von Methoden der Molekueldynamik soll es erlauben thermodynamische Parameter zu berechnen und den moeglichen Beitrag unterschiedliche Interaktionen zu vergleichen. Der zweite Teil des Projektes zielt auf eine detaillierte Beschreibung der Wechselwirkungen von Huminstoffen mit umweltrelevanten organischen Verbindungen hin. Ebenfalls aufbauend auf das vorhergehende Projekt soll das dort entwickelte Huminstoffmodell verwendet und erweitert werden. Dieses Model besteht aus Huminstoff - Einzelfragmenten mit unterschiedlicher Funktionalitaet. Mit Hilfe von Molekuel Dynamik Simulationen sollen auch hier Unterschiede in der freien Enthalpie zwischen unterschiedlichen Interaktionsmechanismen herausgearbeitet werden. Insbesondere sollen die Stabilitaeten in unterschiedlich polaren Medien untersucht werden. Damit kann die Auswirkung von hydrophilen und lipophilen Umgebung auf die Wechselwirkung betrachtet werden. Die Simulationen sollen es z.B. erlauben abzuschaetzen in welchem Verhaeltnis ausgewaehlte Pestizide im sorbierter bzw. freien Zustand vorliegen koennen. Beide Teile des Projektes werden wichtige und fundamentale Informationen ueber moegliche Beitraege unterschiedlicher Interaktionen zur Sorption von organischen Substanzen an Bodenmaterialien liefern. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen den Verbleib und das Verhalten von organischen Molekuelen in der Umwelt besser zu verstehen.