drs. Berend Meijering
Corporate Communicatie
Dienst Communicatie en Transfer, Universiteit Twente Postbus 217, 7500 AE Enschede
telefoon: (053) 489 4385
fax: (053) 489 2000
e-mail: b.meijering@cent.utwente.nl
Kristalgroei op een computer
WN01/71 *26 oktober 2001
promotie ir. H.L. Tepper, Faculteit Chemische Technologie: 'Molecular dynamics of crystal growth and transport in zeolites. In search of the macroscopic limit'
Het nabootsen van moleculaire processen op een (super)computer is tegenwoordig een belangrijk hulpmiddel om de microscopische dynamica te kunnen begrijpen die ten grondslag ligt aan macroscopische (met het blote oog waarneembare) verschijnselen. Allerlei computermodellen maken het mogelijk theoriën te test en experimenteel waargenomen trends te verklaren, maar de gebruikte modellen worden wel steeds gecompliceerder en meer en meer worden de grenzen van de simulaties opgezocht. Daardoor wordt de vraag van steeds groter belang of de extrapolatie van de microscopische simulatieresultaten naar de macroscopische wereld wel gerechtvaardigd is. In dit proefschrift wordt aan de hand van twee verschillende systemen dieper op deze vraag ingegaan.
Eén van de onderzochte processen is de groei van een atomair kristal vanuit de gesmolten toestand. In de industie is het van groot belang om inzicht te krijgen in de microscopische processen die zich afspelen aan het grensvlak van kristal en vloeistof. Zou het mogelijk zijn voor de belangrijkste kristalvlakken de groeisnelheid te berekenen, dan kan daarmee de makroscopische vorm van het kristal voorspeld worden. Het belang hiervan valt te illustreren aan de aanwezigheid van kleine kristallen in olie bij lage temperaturen. Doordat deze de neiging hebben in een plaat-achtige struktuur te groeien, kunnen zij gemakkelijk leiden tot verstopping van pijpleidingen op de zeebodem of van benzine-filters in auto's.
Als een eerste stap op weg naar de voorspelling van de groeivorm, is in dit proefschrift de groei bestudeerd aan één oppervlak van een kristal dat uitsluitend uit zachte ronde bollen bestaat. Ondanks de eenvoud van dit systeem treden er al vele subtiliteiten op. Zo is gebleken dat als het systeem niet zeer zorgvuldig geprepareerd wordt, smeltsnelheden worden gemeten die niet consistent zijn met de gevonden kristallisatiesnelheden. Na zorgvuldige equilibratie kunnen twee verschillende processen worden onderscheiden: een initieel regime waarbij het grensvlak zich aanpast aan de temperatuur van het (computer-)experiment en een langetijds-regime waaraan de daadwerkelijke groeisnelheid kan worden gemeten. De resultaten van dit onderzoek kunnen als uitgangspunt dienen voor het opzetten van simulaties aan gecompliceerdere (meer natuurgetrouwe) modellen.
promotor prof. dr. W.J. Briels
informatie ir. H.L. Tepper, telefoon (053) 489 40 39
e-mail h.l.tepper@ct.utwente.nl