Una investigación colaborativa ha revelado nuevos conocimientos sobre cómo los líquidos iónicos a temperatura ambiente (RTIL) conducen la electricidad, lo que puede tener un gran impacto potencial para el futuro del almacenamiento de energía.

La investigación se centra en el debate en torno al mecanismo físico de la conductividad eléctrica de los RTIL. Sus iones orgánicos cargados positivos y negativos los llevan a ser buenos conductores, pero la conductividad parece paradójica. Su alta conductividad surge de su alta densidad de iones cargados dentro del líquido, pero esta densidad también debería significar que los iones positivos y negativos están lo suficientemente cerca como para neutralizarse entre sí, creando nuevas, partículas neutras que no pueden soportar una corriente eléctrica. El modelo intenta identificar cómo se mantiene la conductividad en los RTIL a la luz de estos factores contradictorios.

La investigación involucró a un grupo internacional de investigadores, incluido el profesor Nikolai Brilliantov de la Universidad de Leicester y dirigido por el profesor Alexei Kornyshev del Imperial College London y el profesor Guang Feng de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong.

Los investigadores elaboraron métodos numéricos especiales y enfoques teóricos para rastrear la dinámica de las partículas en los RTIL. Descubrieron que, la mayor parte del tiempo Los iones positivos y negativos residen juntos en pares o grupos neutrales, formando una sustancia neutra que no puede conducir electricidad. Sin embargo, de vez en cuando, Los iones positivos y negativos emergen por pares como partículas cargadas en diferentes partes del líquido. haciendo que el líquido sea conductor.

La aparición de estos iones se debe a fluctuaciones térmicas. De repente y al azar, los iones reciben una porción de energía del fluido circundante, lo que les ayuda a liberarse del estado neutro "emparejado" y convertirse en partículas cargadas libres. Este estado es solo temporal, sin embargo:después de un tiempo, volverán a su estado neutral emparejado cuando se unan con otro ion de carga opuesta.

Mientras esto sucede, otro par iónico en otra parte del líquido se está dividiendo en partículas cargadas libres, manteniendo así la conductividad del líquido y su corriente eléctrica en una especie de "carrera de relevos" en curso de cargas. Esto es similar al comportamiento observado en semiconductores cristalinos, donde los portadores de carga positiva y negativa también emergen en pares debido a fluctuaciones térmicas. Por lo tanto, se espera que una gran variedad de fenómenos físicos observados en semiconductores también se revelen en RTIL en el futuro.

Así como estos fenómenos en semiconductores se explotan para muchas aplicaciones, Esta investigación revela que también puede haber potencial para que las RTIL se exploten de formas nuevas e innovadoras, con posibles usos que van desde supercondensadores, pilas de combustible y baterías a varios dispositivos de energía.

Profesor Brilliantov, Cátedra de Matemática Aplicada y líder del proyecto de la Universidad de Leicester, dijo:"La comprensión del mecanismo de conductividad de los RTIL parece abrir nuevos horizontes en el diseño de líquidos iónicos con las propiedades eléctricas deseadas".