Esquema del sistema de simulación de dinámica molecular (MD). (derecha) Dos modelos de BMIM, PF6 utilizado en simulaciones MD. Crédito:JIANG Xikai
Electropulverización de líquidos iónicos a temperatura ambiente (RTIL), que son electrolitos sin disolventes con iones fácilmente adaptables, está emergiendo como una herramienta poderosa en diversos campos. En particular, Las electropulverizaciones de RTIL que operan en el modo de iones puros han atraído una atención significativa recientemente. Sin embargo, a pesar del intenso desarrollo tecnológico, estos electrospray todavía tienen que alcanzar la robustez y eficacia que exigen sus aplicaciones. Los mecanismos detrás de estos electrospray siguen siendo poco conocidos.
El Dr. Jiang Xikai del Instituto de Mecánica de la Academia de Ciencias de China (CAS) y sus colaboradores estudiaron la electrospray de RTIL. Mediante el uso de simulaciones MD, Investigaron la emisión de iones impulsada por campos eléctricos de la superficie libre de una película plana RTIL. Calcularon la tasa de emisión de iones en función del campo eléctrico normal a la superficie RTIL / vacío y encontraron que su relación concuerda con las predicciones de las teorías clásicas de evaporación de iones.
"Esta es la primera vez que se recupera en simulaciones la clásica ley de escalado de las teorías de evaporación de iones, "dijo el Dr. Jiang, autor correspondiente de este estudio.
La composición de los iones emitidos incluye monómeros y dímeros. Se encontró que el monómero tiene que moverse a través de dos barreras antes de la emisión:una sobre la superficie RTIL / vacío, que concuerda con las teorías clásicas de evaporación de iones; uno debajo de la superficie debido a la estructura única de RTIL / superficie de vacío como lo revelan las simulaciones. Se encontró que la fracción de dímeros dependía del campo externo y de las interacciones ion-ion.
Para entender cómo se forman las diferentes especies, Los investigadores realizaron además simulaciones de dinámica molecular de intercambio de réplicas e identificaron cuatro estados metaestables del ion emisor cerca de la película líquida. Estos estados metaestables afectan fuertemente la composición de la emisión de iones.
Los conocimientos fundamentales revelados en este estudio forman la base para mejorar las teorías de evaporación de iones y guiar la selección racional de RTIL para lograr las características de emisión de iones deseadas.
