Část DA Dílčí zpráva o rešení grantového projektu za rok 2003 Registrační číslo: 203/02/0764 Řešitel: Příjemce (název a adresa): prof. RNDr. Ivo Nezbeda, DrSc. Ústav chemických procesů AV ČR, Rozvojová 135, 165 02 Praha 6 RČ: IČO: Telefon: Fax: E-mail: 441120/058 67985858 220 390 296 220 920 661 ivonez@icpf.cas.cz Název projektu: Molekulární model vodných roztoků elektrolytů a jeho aplikace Prohlašuji, že údaje uvedené v přiložené zprávě o řešení grantového projektu jsou pravdivé a úplné. Datum:... Podpis řešitele grantu...... Podpis garanta (v případě postdoktorského grantu) Jméno a podpis statutárního orgánu, razítko příjemce Celkové hospodaření s prostředky od GA ČR za daný rok řešení a požadavky na další rok (v tis. Kč) Hospodaření s prostředky Požadavky na další rok přidělené čerpané původní upřesněné Věcné náklady celkem 227 244 227 241 Investiční prostředky celkem 0 0 0 0 Mzdové náklady celkem 109 92 109 95 Celkem na projekt 336 336 336 336
Část DB - rozpis Výkaz hospodaření s grantovými prostředky řešitele (příjemce) za daný rok řešení a požadavky na další rok (v tis. Kč) Příjemce: Ústav chemických procesů AV ČR Registrační číslo: 203/02/0764 Hospodaření s prostředky Požadavky na další rok Řešitel: prof. RNDr. Ivo Nezbeda, DrSc. přidělené čerpané původní upřesněné Věcné prostředky Provozní náklady - materiál, drobný majetek a pod. 60 66 60 67 Služby - konzultace, zakázky, publikační a ediční náklady 30 45 30 30 Příspěvek na režii pracovišť řešitele a spoluřešitelů 37 37 37 37 Cestovní náklady, konference, úhrady za pobyt zahran. pracovníka 60 64 60 65 Sociální a zdravotní pojištění a FKSP (37% z mezd) 40 32 40 34 Stipendia studentům a doktorandům podle č. 3.2.1, odst. f) pravidel 0 0 0 8 Věcné prostředky celkem 227 244 227 241 Hmotné a nehmotné prostředky investiční (jmenovitě): přidělené čerpané Celková cena původní upřesněné Investiční prostředky celkem Mzdové prostředky - celkem, detaily uveďte v částech DB-mzdy přidělené čerpané původní upřesněné Mzdy řešitelského kolektivu 0 0 0 0 Odměny řešitelského kolektivu 109 92 109 95 Mzdy technického personálu 0 0 0 0 Odměny technického personálu 0 0 0 0 ostatní osobní náklady (celkem) 0 0 0 0 Mzdové prostředky celkem 109 92 109 95 Celkové prostředky z GA ČR 336 336 336 336 Podpis řešitele grantu:... Datum:...
Příloha k DB-rozpis Zdůvodnění a rozpis čerpaných financí a požadavků Příjemce: Ústav chemických procesů AV ČR Registrační číslo: 203/02/0764 Řešitel: prof. RNDr. Ivo Nezbeda, DrSc. V této části musí být každá položka jasně specifikována, zdůvodněna a uvedeny informace o konkrétním využití prostředků na konkrétním pracovišti, a to: 1. provozní náklady - materiál, drobný hmotný majetek apod.; 2. rozpis položky služby; pro neinvestiční nákupy a služby; zdůvodnění a způsob výpočtu nákladů (pokud existují) na provoz a údržbu dlouhodobého hmotného majetku, který nebyl pořízen z veřejných prostředků a současně je pro řešení projektu používán, a to ve výši, která je rovna výši odpisů odpovídající délce období a podílu využití tohoto majetku pro řešení projektu; 3. zdůvodnění a způsob výpočtu publikačních a edičních nákladů (viz čl. 7.4 pravidel); 4. zdůvodnění cestovného (jakých konferencích řešitelé zúčastnili a na jakých konferencích plánují aktivní účast); 5. rozpis položky stipendia; 6. specifikace každé položky v investičních nákladech a její zdůvodnění; dále pro každou položku musí být uvedena celková pořizovací cena zařízení (pokud se jedná o soubor z více částí, musí být zřejmé, jak byla celková cena vypočtena), určená odpisová skupina zařízení, včetně skupiny SKP, z nich odvozená odpisová doba a částka čerpaná nebo požadovaná z grantu podle čl. 3.2.3 pravidel. 1. Provozní náklady. Hlavní položky šly na obnovu a údržbu výpočetní techniky, neboť projekt je převážně simulační a tudíž výpočetně velmi náročný. Konkrétně: nový monitor: 20 kkč kapesní PC: 11 kkč příspěvek na nákup jednotky do PC clusteru: 20 kkč příspěvek na klimatizaci PC clusteru: 6 kkč 2. Služby. práce na faktur; větší položky: např. odvirování počítače a záchrana dat (13 kkč), poplatek za viza USA a Kanada (Nezbeda, 6 kkč) konferenční poplatky (Lisal konf. v Los Alamos, 7 kkč; Nezbeda konf. v SRN, 20.5 kkč; Vlcek Anglie) 3. Nákup knih Marquis Science and Engineering (11 kkč) 4. Cestovné Konference v Cambridge (Statistical Physics and Industrial Applications): Vlcek 10 kkč Nezbeda 10 kkč Konference v Boulderu, Colorado (Thermophysical Properties of Matter) Nezbeda 20.5 kkč Konference v SRN (Interfacial Water in Chemistry and Biology) a konzultace výsledků s Dr. Kettlerem ve Frankfurtu 13 kkč Zahraniční návštěvník A. A. Chialvo, odborník na elektrolyty, USA, 1 týden 6 kkč Podpis řešitele grantu:... Datum:...
Část DB - mzdy Mzdové náklady čerpané příjemcem za daný rok řešení a požadavky na další rok (v tis. Kč) Příjemce: Ústav chemických procesů AV ČR Registrační číslo: 203/02/0764 Řešitel: prof. RNDr. Ivo Nezbeda, DrSc. Náklady na mzdy odborných pracovníků: Řešitel či spoluřešitel a jeho Čerpané prostředky Požadované na další rok spolupracovníci Roční mzda včetně Roční mzda včetně Jméno Příjmení Odměna za rok Odměna za rok os. příplatku os. příplatku Ivo Nezbeda 0 27 0 35 Martin Lisal 0 4 0 10 Milan Predota 0 15 0 8 Stepan Psutka 0 3 0 2 Jan Slovak 0 8 0 25 Lukas Vlcek 0 35 0 15 Náklady na mzdy a odměny technického personálu celkem za pracoviště: Čerpané prostředky Požadované na další rok mzdy odměny mzdy odměny Počet pracovníků: Ostatní osobní náklady (dohody o provedení práce nebo dohody o prac. činnosti) - uveďte typ pracovní činnosti: Typ činnosti Celkem čerpané Celkem požadované Podpis řešitele grantu:... Datum:...
Část DC Rozbor řešení projektu a program prací pro další rok Jméno řešitele: Ivo NEZBEDA Registrační číslo projektu: 203/02/0764 Ve druhém roce řešení se nejprve pokračovalo ve výpočtech započatých v prvním roce, tj. zhodnocení úlohy dlouhodosahových elektrostatických interakcí. Za realistický potenciál soustavy NaCl + H 2 O byl vybrán nejnovější potenciál Rasaiha a Lynden-Bell (RLB) a byla, pomocí počítačových simulací, určována struktura (korelační funkce) a potenciál střední síly. Protože výsledky neodpovídali úplně fyzikálním představám, byla zkoumána příčina, včetně možných nepřesností simulací a vše přepočítáváno. Současně v té době se objevil článek A. A. Chialvy, který testoval námi zvolený potenciál a ukázal, že RLB potenciál nesplňuje některé podmínky konzistence a ve skutečnosti není tedy schopen popsat správně roztok kuchyňské soli ve vodě. Tento fakt také vysvětloval námi pociťované problémy a bylo nutno začít znovu. K popisu roztoku elektrolytu byl zvolen starší, ale ověřený model a byly prováděny dva typy simulací: (1) testování vlivu dosahu interakce na strukturu a (2) výpočet potenciálu střední síly. Ad (1). Dlouhodosahový potenciál je jistou zapojovací funkcí zkracován a je porovnávána struktura originálního systému s ořezaným. Protože se jedná o tří-komponentový systém, existuje řada kombinací a navíc systém vykazuje různou citlivost na různé kombinace. Protože v každém případě je nutno uvažovat Ewaldovu sumaci ke správnému vystižení vlivu elektrostatických interakcí, tyto simulace jsou dosti zdlouhavé a stále pokračují. Předběžné výsledky ukazují, že problém není tak jednoduchý jako např. pro čisté asociující látky či směsi bez přítomnosti iontů. Tento typ výpočtů proto stále pokračuje a konečné výsledky se očekávají v polovině roku 2004. Ad (2). Pro výpočet potenciálu střední síly byl obor zkoumaných systémů rozšířen, aby se také uvažoval vliv velikosti iontů. Zkoumané systémy byly {NaCl, LiI, CsCl} + H 2 O. Filozofie těchto výpočtů byla založena na úvaze, že vliv dosahu interakce lze posoudit i nepřímo, tj. uvažovat přímo nějaký modelový systém bez dlouhodosahových interakcí a výsledky porovnat s realistickým modelem. Za tento modelový systém byl zvolen primitivní model vody, odozený rigorozně z daného realistického potenciálu (viz. níže) a nikoliv empiricky či spekulativně. Výsledky pro tyto tři realistické modely jsou již skončeny, výpočty pro primitivní modely jsou také již prakticky hotovy a zbývá jenom jejich detailní analýza a zhodnocení. Pak nic nebrání jejich opublikování. K modelování elektrolytů je nutno především dobře namodelovat rozpouštědlo, tj. vodu. Až do nedávna byly jednoduché modely konstruovány empiricky. V rámci tohoto projektu byla vyvinuta metoda, jak rigorozně odvodit primitivní model pro libovolný zadaný realistický potenciál. Pokud se týká vody, byly uvažovány tři, kvalitativně odlišné modely SPC/E, TIP4P,
a TIP4P, a pro každý byl odvozen primitivní model. Tyto výsledky byly již publikovány (práce 1 a 2). SEZNAM PRACÍ VZNIKLÝCH PŘI ŘEŠENÍ PROJEKTU: 1. Nezbeda, I., Vlcek, L.: Thermophysical properties of fluids: From realistic to simple models and their applications. Int. J. Thermophys. (v tisku). 2. Vlcek, L., Nezbeda, I.: From realistic to simple models of associating fluids. II. Primitive models of ammonia, ethanol, and models of water revisited. Mol. Phys. (v tisku). 3. Vlček L., Nezbeda I.: Potential of mean force between ions at the level of primitive models. Připravuje se do tisku (Mol. Phys.). PREZENTACE VÝSLEDKŮ: O výsledcích získaných během roku 2003 bylo referováno na dvou mezinárodních konferencích: 1. Nezbeda, I.: "Thermophysical properties of fluids: From simple models to applications." 15th Symposium on Thermophysical Properties. Boulder, Colorado, USA (2003); přednáška. 2. Vlcek, L., Nezbeda, I.: "Thermodynamic Properties of Primitive Models from Theory and Simulations." Thermodynamics and Statistical Mechanics with Industrial Applications. Cambridge, UK (2003); poster. 3. Vlcek, L., Nezbeda, I.: "From realistic to primitive models: Three-site models of water and methanol." Thermodynamics and Statistical Mechanics with Industrial Applications. Cambridge, UK (2003); poster. 4. Nezbeda, I.: "Thermophysical properties of fluids: From simple models to applications." Thermodynamics and Statistical Mechanics with Industrial Applications. Cambridge, UK (2003); přednáška.
PLÁN POSTUPU PRACÍ V ROCE 2004 Práce v r. 2004 budou probíhat ve dvou směrech. 1. Bude pokračováno ve studium vlivu dlouhodosahových interakcí a možnostech jejich ořezání (zkrácení), což by dalo pevný základ použití krátkodosahových modelů. Do této oblasti spadá také výpočet potenciálů střední síly pro různé typy elektrolytů, a to jak realistických, tak i modelových. 2. Za použití výsledků získaných v jiném projektu (chemický potenciál tuhých těles ve vodě) a modelu elektrolytu navrženém v tomto projektu bude vyvinuta poruchová teorie umožňující získat analytické výsledky pro limitní aktivitní koeficienty potřebné v chemicko-inženýrských aplikacích.toto je také hlavní cíl celého projektu a bude dořešen ve spolupráci s pracovištěm v Kanadě (prof. W.R. Smith, Oshawa). PLÁNOVANÉ ZAHRANIČNÍ CESTY V ROCE 2004 1. Hlavní řešitel plánuje 3- až 4-týdenní pobyt v Kanadě na pracovišti prof. Smithe k dořešení problému 2 (viz výše). Pobyt v Kanadě bude hrazen kanadskou univerzitou, z grantu se bude hradit pouze cesta. 2. Hlavní řešitel ze zúčastní mezinárodní konference Computational Modeling and Simulation of Materials v Itálii; jeho příspěvek o modelování elektrolytů byl již přijat jako přednáška. 3. Jeden ze členů řešitelského kolektivu se zúčastní speciální konference o elektrolytech v Evropě; konference bude vybrána ze 3 existujících možností podle detailního programu a bude na ní referováno o výsledcích tohoto projektu. ZMĚNA ŘEŠITELSKÉHO KLEKTIVU Z řešitelského kolektivu odešel na jiné pracoviště dr. Kolafa, během roku se však vrátil z dlouhodobého pobytu v USA dr. Předota, který bude na tomto projektu spolupracovat. Z tohoto důvodu žádám o povolení této změny řešitelského kolektivu.