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Clean Energy Project (concluso)
Missione
La missione di Clean Energy Project è quella di trovare nuovi materiali per la futura generazione di celle solari e più tardi per dispositivi di immagazzinamento dell'energia.
Attingendo all'immensa potenzialità di World Community Grid, i ricercatori possono calcolare le proprietà elettroniche di decine di migliaia di materiali organici - molti di più di quanti possano essere testati in un laboratorio - e determinare quali candidati siano i più promettenti per sviluppare tecnologie abbordabili per l'energia solare.
Importanza
Stiamo vivendo nell'Era dell'Energia. L'attuale economia basata sui combustibili fossili deve lasciare strada alla futura economia basata sulle energie rinnovabili, ma raggiungere questo obiettivo è la più grande sfida dell'umanità. La chimica può aiutare ad affrontare questa sfida scoprendo nuovi materiali che raccolgano efficientemente la radiazione solare, immagazzinino l'energia per utilizzi successivi e riconvertano l'energia immagazzinata quando necessario.
Il Clean Energy Project usa la chimica computazionale e la disponibilità delle persone ad aiutare per cercare le migliori molecole possibili per: un materiale organico fotovoltaico per ottenere celle solari economiche, polimeri per le membrane utilizzate nelle celle a combustibile per la generazione di elettricità e in generale come assemblare in modo migliore queste molecole per costruire questi dispositivi.
Molecole organometallicheAiutando a cercare tra migliaia di possibili sistemi, i volontari di World Community Grid contribuiscono a questo sforzo.
Approccio
I ricercatori utilizzano calcoli di meccanica molecolare e struttura elettronica per prevedere le proprietà ottiche e di trasporto delle molecole che potrebbero diventare la prossima generazione di materiali per le celle solari.
a) Calcoli di meccanica molecolare: alcuni dei computer che contribuiscono al Clean Energy Project svolgono calcoli di meccanica molecolare su cristalli molecolari, film sottili e miscele di molecole e polimeri per studiare le modalità di aggregazione e per prevedere la carica e le proprietà di trasporto dell'energia di eccitazione dei materiali candidati. Questi calcoli sono svolti utilizzando il pacchetto di meccanica molecolare CHARMM sviluppato dal gruppo di Karplus all'Università di Harvard.
b) Calcoli di struttura elettronica: per ottenere rilevanti proprietà ottiche e di trasporto elettronico alcuni dei computer connessi al Clean Energy Project svolgono calcoli usando metodi di funzione d'onda (come il Hartree-Fock o la teoria di perturbazione di secondo ordine) e teoria funzionale di densità. Questi calcoli aiuteranno i ricercatori a costruire un database di proprietà molecolari che insieme ai risultati dei calcoli di meccanica molecolare ci aiuterà ad identificare potenziali materiali candidati. I calcoli di struttura elettronica sono svolti con il codice di chimica quantica Q-Chem sviluppato dalla Q-Chem, Inc.