深入研究狭小空间中熔盐的结构

相比由于一套新的和调谐性能的常规的水溶液室温离子液体(离子液体)，一类特殊的熔融盐，保证更大的电化学性能。在过去的二十年中，离子液体已探索作为改善的范围内不同的技术，从能量存储和转换到催化金属和半导体的电镀的方法。

的离子液体，其中可以使他们的标记一个主要例子是在储存电能在纳米多孔电极 - 电解质界面的基于碳的超级电容器。离子液体如何聚集在此界面支配的能量存储和充电和放电的设备率的量。然而，全面的结构见解却迟迟没有发展，因为在接口和封闭条件下电解质的行为是具有挑战性的决心。对于 ILs 尤其如此，它表现出庞大、灵活和广泛变化的分子构型。

在研究最近发表在物理化学杂志快报，劳伦斯Livemore国家实验室(LLNL)的科学家加上X射线的实验高保真仿真来调查通常在超级电容器用碳纳米孔隙承压离子液体的一种广泛使用的家庭。这项工作代表了第一项结合第一性原理分子动力学和 X 射线散射来分析空间受限的 IL 的研究，使人们能够对仅发生在这些极小空间内的奇异特性有了新的见解。

该团队通过实验检测到 IL 结构的极端破坏，这是通过他们的模拟唯一预测和解释的。该小组还展示了从典型的液体行为偏差如何很大程度上取决于离子和毛孔的相对大小。最后，尽管在限制结构显著偏差，这项研究表明，离子液体的优异电化学稳定性保持不变，这对于保持能量存储设备的性能很重要。

“真正的成功是量子力学模拟、定制纳米材料合成和先进的 X 射线表征之间的整合。这种强大的技术组合提供了对极窄多孔碳中 IL 结构的更完整的理解，”LLNL 的 Tuan Anh Pham 说量子模拟小组的科学家和论文的第一作者。“这项研究代表了 LLNL 在能源材料领域建立跨学科合作的持续努力，例如未来能源应用实验室。”

LLNL研究员及其合作者在纸上，科林·勒布和帕特里克·坎贝尔，利用特殊的实验室知识综合调整高表面积的纳米多孔炭气凝胶内的孔径。这种新颖的材料性能使团队与同步加速器X射线的不同的密闭状态探测离子液体和拼凑的限制的结构上的影响的更全面的了解。

对于这项工作，LLNL 与德国拜罗伊特大学建立了新的合作关系，以利用表征中尺度结构的关键专业知识。

“界面科学是一个如此令人兴奋的领域，我们实际上只是触及了对实际发生的原子理解的表面，”拜罗伊特大学化学系教员、合著者 Mirijam Zobel 说。在研究上。“成为这个国际团队的一员并扩展我们在复杂液体界面重组方面的知识，这是一次有益的经历。”

“我喜欢我们球队的不同方面如何推什么，他们可能被用来在技术上或科学才能真正整合在一起的限制，”埃里克Meshot，LLNL科学家，该项目的首席研究员。“我们能够发现具有重要的实际意义一些关键的洞见，能量储存装置。现在，我们正处在一个独特的位置将被更多地考虑这些观点如何能够真正受益的应用程序。”

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