نانومواد

غواصی در ساختار نمک های مذاب در فضاهای تنگ

غواصی در ساختار نمک های مذاب در فضاهای تنگ

 

غواصی در ساختار نمک های مذاب در فضاهای تنگ
پرتوی اشعه X سینکروترون که به مولکول های مایع یونی محدود شده در یک منافذ کربن گرافیکی محدود می شود. پراکندگی اشعه ایکس در پس زمینه جزئیات جدیدی را در مورد ساختار آنها در زیر نانو ذرات نشان می دهد ، که با شبیه سازی کوانتومی تأیید شد. اعتبار: لیام کراوس / LLNL

غواصی در ساختار نمک های مذاب در فضاهای تنگ مایعات یونی (IL) در دمای اتاق ، یک گروه خاص از نمکهای مذاب ، به دلیل مجموعه ای از خواص جدید و قابل تنظیم ، عملکرد الکتروشیمیایی بسیار بیشتری را نسبت به محلول های آبی معمولی نوید می دهد. طی دو دهه گذشته ، IL به عنوان ابزاری برای بهبود طیف وسیعی از فن آوری ها ، از ذخیره سازی انرژی و تبدیل به تجزیه و تحلیل تا آبکاری فلزات و نیمه هادی ها ، مورد کاوش قرار گرفته است.

دانشکده ها : یک نمونه بارز از جایی که IL می تواند اثر خود را نشان دهد ، در ابر خازن های پایه کربنی است که انرژی الکتریکی را در رابط الکترود-الکترولیت نانومخلخل ذخیره می کنند. نحوه جمع آوری IL ها در این رابط ، میزان انرژی ذخیره شده و میزان شارژ و تخلیه دستگاه ها را کنترل می کند. با این حال ، بینش های جامع ساختاری به کندی تکامل یافته اند زیرا حل الکترولیت در رابط ها و در حین محدود کردن چالش برانگیز است. این امر خصوصاً در مورد IL ها صادق است ، که دارای تنظیمات مولکولی بزرگ ، انعطاف پذیر و متنوع است.

در تحقیقی که اخیراً در مجله Journal of Physical Chemistry Letters منتشر شده است ، دانشمندان لورنس لایمور آزمایشگاه ملی (LLNL) آزمایش های پرتوی ایکس را با شبیه سازی هایی با قابلیت اطمینان بالا برای بررسی یک خانواده پرکاربرد IL که در آن محدود شده اند ، همراه کردند. نانوپوره های کربنی که معمولاً در ابر خازن ها استفاده می شوند. این کار نشان دهنده اولین مطالعه است که ترکیبی از پویایی مولکولی اصول اولیه و پراکندگی اشعه X برای تجزیه و تحلیل ILs فضایی محدود است ، و بینش جدیدی را در مورد ویژگی های عجیب و غریب که فقط در این فضاهای استثنایی کوچک رخ می دهد ، امکان پذیر می کند.

این تیم به طور آزمایشی اختلالات شدیدی را در ساختار IL ها شناسایی کرد که به طور منحصر به فردی با شبیه سازی های آنها پیش بینی و توضیح داده شد. این تیم همچنین نشان داد که چگونه انحراف از رفتار مایع معمولاً به اندازه نسبی یونها و منافذ بستگی دارد. سرانجام ، با وجود انحراف قابل توجه در ساختار در حصر ، این مطالعه نشان می دهد که پایداری الکتروشیمیایی برتر IL دست نخورده باقی مانده است ، که برای حفظ عملکرد دستگاه های ذخیره انرژی مهم است.

“توآن آنه” گفت: “موفقیت واقعی ادغام بین شبیه سازی مکانیکی کوانتوم ، سنتز نانو مواد متناسب و خصوصیات پیشرفته اشعه X است. این ترکیب قدرتمند تکنیک ها درک کاملاً کاملی از ساختار ILs در کربن های متخلخل بسیار باریک را ارائه می دهد.” فام ، دانشمند LLNL در گروه شبیه سازی کوانتوم و نویسنده اصلی مقاله. “این مطالعه نشان دهنده تلاشهای مستمر LLNL در ایجاد همکاری بین رشته ای در زمینه انرژی است مانند آزمایشگاه کاربردهای انرژی در آینده. “

محققان و همکاران LLNL در مقاله ، کولین لوئب و پاتریک کمبل ، از دانش آزمایشگاهی ویژه ای برای تنظیم مصنوعی اندازه منافذ در آئروژل های کربن نانو متخلخل با سطح بالا استفاده کردند. این قابلیت جدید مواد ، تیم را قادر می سازد تا با اشعه X synchrotron در حالت های مختلف محدود شده از تحقیق کند. مایعات یونی و تصویر جامع تری از اثرات حبس بر ساختار را با هم جدا کنید.

برای این کار ، LLNL همکاری جدیدی را با دانشگاه بایرویت در آلمان ایجاد کرد تا از تخصص کلیدی در توصیف ساختارهای مقیاس بزرگ استفاده کند.

“میریجام زوبل ، یکی از اعضای هیئت علمی در گروه شیمی دانشگاه بایرویت گفت:” علم رابط یک منطقه هیجان انگیز است ، جایی که ما به معنای واقعی کلمه فقط سطح درک اتمیستیک از آنچه واقعاً اتفاق می افتد را خراش می دهیم. همکار در مطالعه “عضویت در این تیم بین المللی و گسترش دانش ما در مورد بازسازی سطحی مایعات پیچیده ، تجربه ارزشمندی است.”

“اریک مشوت” ، دانشمند LLNL و محقق اصلی پروژه ، گفت: “من عاشق این هستم که جنبه های مختلف تیم ما محدودیت هایی را که ممکن است مورد استفاده قرار گیرد از نظر فنی یا علمی به منظور ادغام واقعی در یکدیگر ایجاد کردند.” “ما توانستیم برخی از بینشهای اساسی را کشف کنیم که دارای پیامدهای عملی مهمی برای ذخیره انرژی devices. اکنون ما در موقعیت منحصر به فردی هستیم که باید بیشتر به این فکر کنیم که این بینش چگونه می تواند از برنامه های واقعی سود ببرد. “

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا