Forschungsthemen:

Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt auf dem thermodynamischen Verhalten
von einfachen und komplexen Fluiden, wie z.B. polaren und ionischen
Flüssigkeiten. Zur Untersuchung der Eigenschaften dieser Fluide
nutzen wir Molekulardynamik-Simulationen, Korrelationen von experimentellen
Literaturdaten und, wenn möglich, explizite analytische und numerische
Berechnungen, die auf dem Formalismus der (statistischen)
Gleichgewichtsthermodynamik basieren.

Aktuell stehen thermodynamische und kinetische Aspekte des Gefrierens von
Wasser zu Eis im Fokus unseres Interesses [1,2]. Für diese Untersuchungen
ist es u.a. wichtig zu wissen, wie gut molekulare Modelle die Eigenschaften
von realem Wasser abbilden [3].

Um Trends und Muster im thermodynamischen Verhalten von einfachen, polaren
und ionischen Fluiden zu identifizieren, bedienen wir uns des Prinzips der
korrespondierenden Zustände, das von van der Waals formuliert und von
Guggenheim entscheidend erweitert wurde [4-6]. Dieses Prinzip kann außerdem
dazu benutzt werden, Daten für reale Fluide mit den Eigenschaften von
Modellfluiden zu vergleichen. Mithilfe dieser Modellfluide ist es möglich,
bestimmte Eigenschaften realer Flüssigkeiten isoliert zu betrachten und
die Auswirkungen gezielter Veränderungen bestimmter intermolekularer
Wechselwirkungen zu verfolgen, die sich bei realen Fluiden in komplexer
Weise überlagern würden.

Einen weiteren Schwerpunkt unserer Arbeiten stellen (einige) grundlegende
Aspekte der Thermodynamik dar, wie z.B. der zweite Hauptsatz [7] und
die Möglichkeit, ein komplexes System, das aus einer großen Anzahl
individueller Teilchen besteht, als eine Ansammlung von Clustern zu
beschreiben; dieser Ansatz zielt letztendlich auf das Problem
einer geeigneten Definition eines "Moleküls" ab [8]. Einen letzten
Interessenschwerpunkt bildet die Frage, warum der kritische Punkt des
Übergangs zwischen flüssiger und gasförmiger Phase solch weitreichende
Auswirkungen auf das thermodynamische Verhalten eines Fluids entlang der
gesamten Koexistenzkurve hat und wie man diese Informationen nutzen
kann [9].

Literatur/Neuere Veröffentlichungen:

[1] T. Buttersack, V.C. Weiss, and S. Bauerecker, "Hypercooling
         temperature of water is about 100 K higher than calculated
         before", J. Phys. Chem. Lett. 9, 471 (2018).

[2] V.C. Weiss, M. Rullich, C. Köhler, and T. Frauenheim,
         "Kinetic aspects of the thermostatted growth of ice from
         supercooled water in simulations", J. Chem. Phys. 135,
         034701 (2011).

[3] M. Fugel and V.C. Weiss, "A corresponding-states analysis
         of the liquid-vapor equilibrium properties of common water
         models", J. Chem. Phys. 146, 064505 (2017).

[4] V.C. Weiss, "Corresponding-states behavior of an ionic model
         fluid with variable dispersion interactions", J. Chem.
         Phys. 144, 234502 (2016).

[5] V.C. Weiss and F. Leroy, "Corresponding-states behavior of
         a dipolar model fluid with variable dispersion interactions and
         its relevance to the anomalies of hydrogen fluoride",
         J. Chem. Phys. 144, 224501 (2016).

[6] V.C. Weiss, "Corresponding-states behavior of SPC/E-based
         modified (bent and hybrid) water models", J. Chem. Phys.
         146, 054506 (2017).

[7] V.C. Weiss, "The uniqueness of Clausius' integrating factor",
         Am. J. Phys. 74, 699 (2006).

[8] W. Schröer and V.C. Weiss, "Molecular association in
         statistical thermodynamics", J. Mol. Liq. 205, 22
         (2015).

[9] V.C. Weiss, "Predicting critical temperatures of ionic
         and non-ionic fluids from thermophysical data obtained
         near the melting point", J. Chem. Phys. 143, 144503
         (2015).