Modeling And sImulation of emulsiOns (MAIO)

Emulsionen sind komplexe Systeme, die uns im täglichen Leben häufig begegnen, sei es beim Genuss einer Tasse Cappuccino, beim Dippen von Pommes in Mayonnaise oder beim Auftragen von Kosmetika oder pharmazeutischen Produkten. Obwohl Emulsionen auf den ersten Blick ähnlich wie gewöhnliche Flüssigkeiten aussehen, verbirgt sich hinter deren Schleier eine komplexe und umfangreiche Physik. Tatsächlich bestehen diese Systeme aus eng gepackten Tröpfchen einer Flüssigkeit, die in einer anderen Flüssigkeitsphase suspendiert sind. Die Untersuchung von Emulsionen stellt viele bedeutende wissenschaftliche Herausforderungen dar, die aus dem Mehrskalen-Charakter dieser Systeme und der starken Kopplung zwischen mikroskopischen und makroskopischen Phänomenen resultieren. Das Projekt MAIO zielt darauf ab, die Physik von Emulsionen zu untersuchen, indem es einen innovativen interdisziplinären Ansatz nutzt, der numerische Simulationen, mikroskopische Physik und Informatik kombiniert. Die Schlüsselidee ist es, einen Ansatz zu verwenden, der die Bewegung jedes einzelnen Tröpfchens erfasst und gleichzeitig Modelle berücksichtigt, die die mikroskopische Physik der Wechselwirkungen zwischen den Tröpfchen beschreiben. Die für die Ausführung dieses komplexen Algorithmus benötigte Zeit wird durch die Nutzung hochmoderner Recheninfrastrukturen drastisch reduziert. Die neuen Erkenntnisse, die im Rahmen des Projekts MAIO gewonnen werden, werden langfristig einen positiven Einfluss auf eine breite Palette wissenschaftlicher Bereiche haben, von der Strömungsmechanik über Informatik und angewandte Mathematik bis hin zu industriellen Anwendungen. Außerdem wird MAIO strategische Partnerschaften in der gemeinsamen Forschung fördern, da die Zusammenarbeit mit Prof. Casciola von der Universität Rom La Sapienza vorgesehen ist.