2024年12月29日日曜日

イオン液体の表面構造についてOpenScholarに聞いてみた

 イオン液体(IL)の気液界面の表面構造は複雑であり、さまざまな実験的および計算的手法を用いて研究されてきた。

IL界面は層状構造を特徴とし、陽イオンの脂肪族部分は気相に向いており、イミダゾリウム環は表面に平行である。界面構造は固体表面の地形、原子配列、反応性、局所電荷、分極率によって影響を受ける。IL表面はカチオン末端基の優先的な凝集も示し、複雑な層状構造を形成し、界面でのイオン輸送と反応の速度を決定する可能性がある。

IL膜の表面に吸着したガスの固有密度プロファイルは、界面付近の構造をより正確かつ詳細に記述する。

ガスの全体的な密度プロファイルは、液相のプロファイルと重なる幅広いピークを持ち、バルクイオン液体に溶解したCO2の密度が一定であることを示しています。計算された密度プロファイルの分析により、気液界面の位置を特定し、この領域でのガスの吸着と吸収を特徴付ける特性を導出することができます。

等分配厚さは、ILフィルムの表面吸着またはバルク吸収特性の優位性を評価する定量的指標であり、圧力の関数であり、吸着された過剰量を計算するために使用できます。

等分配厚さは、バルク体積に溶解したガスの量が表面に吸着された量と等しい状況に対応する膜の厚さとして定義されます。

イオン液体中の気液界面の表面構造は、熱力学的観点からイオン液体表面の吸着ガス層の形成によっても影響を受け、バルク液相中のガスの部分溶解はガスの輸送を伴う。

酸性ガスの吸着は、IL表面上の吸着ガス層の形成によって制御され、バルク液相へのガスの部分的な溶解はガスの移動を伴う。気液界面付近のCO2とN2の挙動は分子動力学シミュレーションを用いて研究されており、その結果、ILの表面はCO2とN2が密な層を形成する引力表面として作用することが示されている。CO2とN2の密度プロファイルは、ILの表面上および界面と表面下の層の間のガス分子の実際の位置を示しています。ITIM表面に対するガス相の真の位置により、吸着された過剰量を正確に計算することができる。

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