Simulation Studies of Recombination Kinetics and Spin Dynamics in Radiation Chemistry

پایان نامه آمیت آگاروال سهم قابل توجهی را در شبیه سازی میکروسکوپی واکنش های شیمیایی تشعشع گزارش می کند. آگاروال در تحقیقات خود مدل های موجود را برای درک بیشتر اثرات مهار، چرخش و آرامش گسترش می دهد. این تحقیق توسعه پروازهای تصادفی مونت کارلو و ابزارهای شبیه‌سازی Independent Reaction Times (IRT) را توسعه داده است. نکات برجسته خاص، گسترش این ابزارها است که هم تعامل تبادل اسپین و هم آرامش چرخش را شامل می‌شود، که هر دو در سیستم‌های رادیولیتیکی که بسیاری از واکنش‌ها با چرخش کنترل می‌شوند، تأثیرگذار هستند. علاوه بر این، این مطالعه منجر به کشف یک همبستگی جدید از نرخ مهار با زمان نوترکیب در حلال‌های گذردهی پایین شده است. این یافته برخلاف مفروضات موجود زیربنای نظریه سینتیک انتشار است، در حالی که هنوز در روش IRT که قدرت این رویکرد غیر متعارف را نشان می‌دهد، جای می‌گیرد. کار در این پایان نامه را می توان در بسیاری از زمینه ها از جمله صنعت هسته ای، پزشکی، درمان مواد غذایی، پخت پلیمر، تهیه نانوکلوئیدها، تولید برق و دفع زباله به کار برد.

Amit Agarwal’s thesis reports a substantial contribution to the microscopic simulation of radiation chemical reactions. In his research Agarwal extends existing models to further understand scavenging, spin and relaxation effects. This research has advanced the development of both the Monte Carlo Random Flights and the Independent Reaction Times (IRT) simulation tools. Particular highlights are the extension of these tools to include both the spin-exchange interaction and spin relaxation, both of which are influential in radiolytic systems where many reactions are spin-controlled. In addition, the study has led to the discovery of a novel correlation of the scavenging rate with the recombination time in low permittivity solvents. This finding goes against existing assumptions underlying the theory of diffusion kinetics while still being accommodated in the IRT method which demonstrates the power of this unconventional approach. The work in this thesis can be applied to a wide number of fields including the nuclear industry, medicine, food treatment, polymer curing, the preparation of nano-colloids, power generation and waste disposal.