Laskennallinen tutkimus rikkihappoa sisältävien klustereiden muodostumisesta ilmakehässä

Ilmakehässä tapahtuva hiukkasmuodostus on tärkeä tutkimuskohde, sillä muodostuvat sekundäärihiukkaset vaikuttavat ihmisten terveyteen ja maapallon säteilytasapainoon. Hiukkasmuodostuksen ensiaskeleista ei ole toistaiseksi tarkkaa tietoa, mutta laskennallisten ja kokeellisten tutkimusten avulla on selvitetty, että rikkihappo on keskeisessä roolissa uusien hiukkasten muodostumisessa. Se ei kuitenkaan yksin tai edes veden kanssa riitä selittämään kaikkia havaittuja muodostumistapahtumia. Ilmakehässä on useita erilaisia tiivistymiskykyisiä molekyylejä, joista tässä tutkielmassa keskityttiin ammoniakkiin ja dimetyyliamiiniin. Tutkimuksessa laskettiin kvanttikemiallisin menetelmin erilaisten rikkihappoa ja emästä sisältävien klustereiden Gibbsin vapaat muodostumisenergiat, joiden avulla muodostettiin klustereiden kokojakaumat ilmakehän klusteridynamiikkakoodilla (ACDC). Saatuja kokojakaumia verrattiin alemmalla kvanttikemiallisella menetelmällä laskettuihin tuloksiin ja havaittiin, että ACDC on herkkä käytetylle laskennalliselle tasolle. Tutkielmassa on esitelty myös kattavasti erilaiset likimääräismenetelmät Schrödingerin yhtälön ratkaisuun ja pohdittu, kuinka tutkittavalle ongelmalle valitaan sopiva menetelmän ja kantajoukon yhdistelmä. Tutkielman on tarkoitus tukea samankaltaisten laskennallisten systeemien ratkaisemista