รายละเอียดโครงการวิจัย รหัสโครงการ : BRG5180018 ชื่อโครงการ : โครงสร้างและพลวัตของไอออนที่ถูกซอลเวต: ความเข้าใจลึกซึ้งโดยการจำลองบนพื้นฐานกลศาสตร์ควอนตัม Structure and dynamics of solvated ions: More insights through quantum mechanical simulations หัวหน้าโครงการ : อนันต์ ทองระอา : [งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง (4 โครงการ) ] ทีมวิจัย : อนันต์ ทองระอา หัวหน้าโครงการ ยุทธเดช ฤทธิแผลง นักวิจัยร่วมโครงการ วันที่เริ่มโครงการ : 31 ก.ค. 2551 วัตถุประสงค์ : สืบเนื่องจากการทำซิมูเลชันที่ผสมผสานกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์โมเลกุลที่ประยุกต์กับระบบของไอออนในสารละลาย ให้ผลการศึกษาที่น่าสนใจและสอดคล้องกับผลที่ได้จากการทดลองเป็นอย่างดี ผู้วิจัยจึงมีความสนใจที่จะประยุกต์เทคนิคซิมูเลชันดังกล่าวสำหรับการศึกษาสมบัติเชิงโครงสร้างและเชิงพลวัตของไอออนชนิดอื่นๆ โดยเฉพาะไอออนที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น ไอออนที่ประกอบด้วยอะตอมมากกว่าหนึ่งอะตอม ได้แก่ ไอออนไฮโดรเนียม (H3O+) และไอออนคาร์บอเนต (CO32-) รวมทั้งไอออนบางชนิดที่มีความโพลาไรซ์มาก เช่น ไอออนโบรไมด์ (Br-) และไอออนไอโอไดด์ (I-) โดยเฉพาะระบบของ H3O+ ความน่าสนใจของระบบ H3O+ ในน้ำ กล่าวคือ ไอออนนี้สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ำที่อยู่รอบๆ ไอออนได้ค่อนข้างแข็งแรง และข้อมูลจากการทดลองพบว่า โครงรูปของ H3O+ ค่อนข้างยืดหยุ่นง่ายและสามารถเกิดสารเชิงซ้อนกับน้ำได้ทั้งในรูปของ H5O2+ และ H9O4+ นอกจากนี้ ยังมีรายงานจากการทดลองที่ชี้ว่า H3O+ อาจส่งผ่านโปรตอนไปยังน้ำตัวอื่นๆ ที่อยู่รอบๆ ไอออน (H*H2O+ + H2O H2O + H*H2O+) ได้ด้วย จากพฤติกรรมที่ซับซ้อนของไอออนชนิดนี้ ทำให้ผู้วิจัยมีความสนใจที่จะประยุกต์ เทคนิคการจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลขั้นสูงที่ผสมผสานกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์โมเลกุล เพื่อศึกษาสมบัติเชิงโครงสร้างและพลวัต รวมถึงศึกษากระบวนการของการเกิดสารเชิงซ้อนแบบ ต่างๆ ของ H3O+ ในน้ำ โดยคาดหวังว่า ผลการศึกษาที่ได้จะเป็นข้อมูลพื้นฐานสำคัญ ที่จะนำไปสู่ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมของไอออนชนิดนี้ในกระบวนการทางเคมีและ ชีวเคมีที่ซับซ้อนต่อไปได้ สำหรับระบบของไอออนลบหรือแอนไอออนในน้ำ ความน่าสนใจของ ระบบนี้คือว่า อันตรกิริยาระหว่างไอออนลบกับน้ำไม่ค่อยรุนแรงนักเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีของ ไอออนบวกหรือแคทไอออน และอันตรกิริยาระหว่างไอออนลบกับน้ำมีค่าใกล้เคียงกับ อันตรกิริยาระหว่างน้ำกับน้ำด้วยกัน นำมาซึ่งความสงสัยว่าเมื่อไอออนลบดังกล่าวละลายอยู่ในน้ำ ไอออนลบจะสามารถเหนี่ยวนำน้ำที่อยู่รอบๆ เกิดเป็นสารเชิงซ้อนที่มีไอออนลบเป็นศูนย์กลางหรือ จะเป็นในลักษณะที่ไอออนลบถูกเหนี่ยวนำโดยโมเลกุลน้ำ (ไอออนลบประพฤติตัวเป็นลิแกนด์โดย มีน้ำเป็นศูนย์กลาง) การศึกษาระบบที่มีอันตรกิริยาอ่อนๆ เช่นนี้ จำเป็นต้องใช้เทคนิคการจำลอง พลวัตเชิงโมเลกุลที่มีความถูกต้องสูง ซึ่งผู้วิจัยคาดว่า โดยเทคนิคการจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลขั้นสูง ที่ผสมผสานกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์โมเลกุลนี้ จะให้ผลการศึกษาที่สามารถอธิบาย พฤติกรรมของไอออนลบเมื่อละลายอยู่ในน้ำได้ถูกต้องน่าเชื่อถือมากขึ้น (มากกว่าผลการศึกษา ที่ผ่านๆ มา ซึ่งศึกษาเพียงในระดับเอมพิริกัลเท่านั้น) นอกเหนือจากสมบัติเชิงโครงสร้าง และพลวัตของชั้นซอลเวชันแล้ว ผู้วิจัยได้สนใจที่จะประยุกต์เทคนิคการซิมูเลชันขั้นสูงดังกล่าว สำหรับการศึกษาการแลกเปลี่ยนลิแกนด์ที่เกิดขึ้นภายในชั้นซอลเวชันของไอออนด้วย โดยจะศึกษา อัตราเร็วและกระบวนการของการแลกเปลี่ยนลิแกนด์สำหรับระบบของไอออนทั้งที่อยู่ในน้ำบริสุทธิ์และในสารละลายที่มีทั้งน้ำและแอมโมเนียเป็นตัวทำละลาย โดยคาดหวังว่า ผลการศึกษาที่ได้ จะสามารถใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานสำหรับการอธิบายสมบัติหรือพฤติกรรมของไอออนที่มีบทบาทต่อกระบวนการทางด้านเคมีและชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตต่อไป นอกจากนี้ วัตถุประสงค์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของโครงการนี้คือ การผลิตนักศึกษา ระดับบัณฑิตศึกษาที่มีคุณภาพ เพื่อพัฒนาเป็นนักวิจัยรุ่นใหม่ที่มีความรู้ความสามารถ มีประสบการณ์ในการทำวิจัยอย่างดี และพร้อมจะเป็นบุคลากรที่มีคุณภาพในการสร้างความ เข้มแข็งทางด้านงานวิจัยพื้นฐานของประเทศต่อไป สถิติการเปิดชม : 569 ครั้ง ดาวน์โหลด : 16 ครั้้ง แจ้งปัญหาการดาวน์โหลดที่นี่ (* หากไม่สามารถดาวน์โหลดได้) รายงานวิจัย ฉบับสมบูรณ์: รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์ (Full Paper) บทคัดย่อ (Abstract) : แสดงบทคัดย่อ เลือกดาวน์โหลดแบบลิงค์ :
