​​​В этом году сотрудники лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа СО РАН продолжили изучение ионных жидкостей в сотрудничестве с коллегами из Германии и Японии. На основании опыта предыдущих исследований ученые смогли построить модель, которая позволила количественно оценить наличие кластеров с катион-катионной водородной связью в ионной жидкости. Было установлено, что количество таких кластеров напрямую влияет на процесс кристаллизации: большое количество катион-катионных кластеров позволяет ионной жидкости не замерзать, а переходить в состояние стекла при сверхнизких температурах, сохраняя внутреннюю подвижность частиц. Результаты исследования были опубликованы в The Journal of Physical Chemistry Letters.

Ионные жидкости в широком смысле представляют собой любые расплавленные соли, например, хлорид натрия (поваренная соль), который плавится при температуре выше 800 градусов Цельсия. В настоящее время под термином «ионные жидкости» чаще всего подразумевают соли, температура плавления которых ниже температуры кипения воды (100 градусов Цельсия) — так называемые ионные жидкости первого поколения.

— Прошлые исследования помогли понять основной механизм, почему какие-то жидкости замерзают, а какие-то переходят в сверхпереохлажденное и затем в стеклянное состояние. Оказалось, что ключевую роль играет взаимодействие частиц в ионной паре. Наличие кластеров с положительно заряженной водородной связью показывает, насколько вещество может быть разупорядочено — и это предотвращает процесс замерзания, в отличие от четких упорядоченных структур, которые легко превращаются в кристалл при низких температурах, — рассказал старший научный сотрудник ЛСиФСМС ФФ НГУ и ИК СО РАН Даниил Колоколов.​

Благодаря модели, построенной учеными, можно оценить термодинамические процессы внутри ионной жидкости, посчитать количество положительно заряженных кластеров и обычных, анион-катионных, и выяснить, какие следует заменить для того, чтобы расширить температурные диапазоны поддерживания ионной жидкости в состоянии стекла.

— Это большое достижение как для фундаментальной, так и прикладной науки: наша модель позволяет описать как саму термодинамику процесса и поведение вещества при перераспределении водородных связей, так и химическую составляющую, которая зависит от выбора иона. Вся борьба в ионных жидкостях идет именно для поиска нужных катионов и анионов. С помощью нужного выбора мы можем достигнуть определенных функциональных свойств, например, регулировать вязкость, проводимость, температуру плавления, — добавил ученый.​

Ионные жидкости используются в самых разных областях. Например, их можно использовать для экстракции химических веществ из смесей, в качестве криопротекторов (добавление ионной жидкости в водный раствор препятствует его фазовым переходам при воздействии низких температур, например, при заморозке биологического материала водный раствор не кристаллизуется), а также в качестве проводящей среды (электролитов). Кроме того, ионные жидкости предполагается использовать для закалки металлов и в качестве заполнения стеклянного тела глаза, так как ионная жидкость не высыхает, не испаряется и способна поддерживать необходимые функции органа в разных температурных режимах.


hh.png 



Рис. Локальная структура водородосвязанных образований в протонных ионных жидкостях​​

Источники

Ученые создали модель, предсказывающую наличие нетипичных кластеров связи в ионных жидкостях
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 16/10/2020

Похожие новости

  • 16/07/2019

    Международная школа по методам высоких давлений Европейского центра синхротронных исследований

    ​Преподаватель и студенты новой междисциплинарной магистерской программы «Методическое обеспечение физико-химических исследований конденсированных фаз» приняли участие в международной школе по методам высоких давлений (Schoo on High Pressure Techniques), которая прошла в Гренобле (Франция) с 17 по 21 июня.
    1200
  • 15/07/2020

    Представлены промежуточные итоги реализации дорожной карты ЦКП СКИФ

    ​​О выполнении дорожной карты Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП СКИФ) на первое полугодие 2020 года рассказали директор ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» академик Валерий Иванович Бухтияров, генеральный директор АО «Центральный проектно-технологический институт» Михаил Анатольевич Тарасов и мэр наукограда Кольцово Николай Григорьевич Красников.
    845
  • 29/06/2018

    В НГУ начнут готовить специалистов для синхротрона

    ​Проект «СКИФ», реализацию которого поддержал в феврале 2018 года Президент РФ Владимир Путин, предполагает строительство такого оборудования, которому нет аналогов в мире по качеству пучков. Будущий источник синхротронного излучения можно смело отнести к последнему, четвертому поколению.
    1117
  • 28/08/2020

    СУНЦ НГУ познакомил школьников с учеными

    Этим летом при поддержке новосибирской ФМШ впервые прошли дистанционные экскурсии по институтам Новосибирского научного центра. Идея организовать онлайн-экскурсии возникла, когда стало понятно, что традиционные летние мероприятия СУНЦ НГУ в этом году будут проходить дистанционно.
    648
  • 13/07/2020

    Новосибирские ученые усовершенствовали процесс разделения ксилолов

    ​Ученые лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа СО РАН исследовали молекулярный механизм процесса получения чистых изомеров ксилола.
    1035
  • 25/09/2020

    Третья Всероссийская конференция «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов» (МИССФМ-3) успешно прошла на базе ИК СО РАН

    Третья Всероссийская конференция «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов» (МИССФМ-3) проходила 1-4 сентября 2020 года. Организаторами конференции выступили ИК СО РАН совместно с ИЯФ СО РАН, ИНХ СО РАН, НИОХ СО РАН, Научным советом по катализу ОХНМ РАН и Новосибирским государственным университетом.
    662
  • 17/03/2020

    Совместные статьи новосибирских и тайваньских физиков, посвященные созданию нового типа памяти, попали в престижные рейтинги научных работ

    Тематика этих исследований — разработка энергонезависимой резистивной памяти, быстродействие и информационная емкость которой во много раз превышает характеристики флэш-памяти. Материалом для изготовления тестовых элементов новой памяти послужил нестехиометрический оксид кремния (SiOx).
    582
  • 29/01/2020

    Интервью: что в Новосибирске сделают в рамках проекта СКИФ в 2020 году

    ​Об итогах 2019 года и основных задачах реализации проекта синхротрона СКИФ в 2020 году рассказал РБК Новосибирск заместитель руководителя проектного офиса ЦКП «СКИФ» ИК СО РАН Яков Ракшун. Что удалось добиться в работе над проектом синхротрона СКИФ в 2019 году? — Была проделана большая работа, которая закончилась выходом в конце 2019 года постановления правительства России о федеральной адресной инвестиционной программе, в которой определен предельный объем бюджетного финансирования проекта — 37,1 миллиарда рублей и сроки исполнения работ.
    666
  • 06/02/2019

    Готов эскизный проект первых шести станций ЦКП СКИФ

    ​Команда проектного офиса центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» и сотрудники Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН объявили о готовности эскизного проект первых шести экспериментальных станций.
    2095
  • 23/05/2019

    Археологи выделили на юге Западной Сибири новую культуру эпохи неолита – барабинскую

    Ученые Института археологии и этнографии СО РАН (ИАЭТ СО РАН) выделили на юге Западно-Сибирской равнины новую неолитическую культуру – барабинскую. Основой полученных данных стали исследования уникального комплекса, состоящего из двух жилых сооружений, артефактов из них, а также нескольких своеобразных ям для заготовки рыбы.
    1414