تأثیر نوع آنیون هالید (کلرید، برمید، یدید) بر ساختار، دینامیک و خواص انتقالی مایعات یونی 1-آلکیل-3-متیل ایمیدازولیم هالید: بررسی های دینامیک مولکولی

از شبیه¬سازی¬های دینامیک مولکولی با شرایط یکسان برای مطالعه¬ی ترمودینامیکی، ساختاری و خواص انتقالی سه مایع یونی برپایه¬ی کاتیون 1-پروپیل-3-متیل¬ایمیدازولیم [pmim]+ جفت شده با آنیون¬های هالید مختلف (cl-, br-, i-) در محدوده¬ی دمایی k 500-350 استفاده شده است. نتایج به دست آمده، نقش نوع آنیون هالید روی خواص وسیع مرتبط به هم از این خانواده مایعات یونی را مشخص می¬کند. ما مشاهده کردیم که با افزایش اندازه و جرم هالید و به دنبال آن افزایش انرژی واندروالسی مولی، مقدار چگالی، ضریب انبساط گرمایی هم¬فشار و حرکت انتقالی یونی افزایش می¬یابد در حالی که مقدار انرژی الکترواستاتیک و انرژی بین مولکولی مولی کاهش می¬یابد. ویژگی¬های ساختاری این مایعات یونی با محاسبه تابع توزیع شعاعی g(r) بین جایگاه¬های کلیدی اتمی از یون¬ها مشخص شده است. دینامیک این مایعات یونی به وسیله محاسبه¬ی میانگین مربع جابجایی(msd) و تابع خودهمبستگی سرعتی (vacf) برای یون¬ها به طور عمده در k 400 نشان داده شده است. سپس ضرایب خودنفوذی را با استفاده از رابطه¬ی انیشتین از روی شیب منحنی¬های میانگین مربع جابجایی در محدوده¬ی ns 5-2 محاسبه شد و از آن¬ها برای تخمین اعداد انتقال یونی و هدایت¬های یونی نرنست-انیشتین استفاده شد. میانگین مربع جابجایی و خودنفوذی کاتیون سنگین [pmim]+ نسبت به آنیون-های سبکتر هالید، بزرگتر می¬باشد. روند شبیه¬سازی شده در مقادیرمیانگین زمان برخورد و زمان تصادفی شدن سرعت¬ها در نمودارهای تابع خودهمبستگی آنیون¬ها، میانگین مربع جابجایی و خودنفوذی آنیون¬ها به صورت i- > br- > cl- است. cl- به خاطر اندازه¬ی کوچکتر، چگالی بار الکتریکی سطحی بالا و انباشتگی خوب در فاز مایع ضریب خودنفوذی پایینی دارد. برای آنیون¬ها با شکل هندسی و یون همراه یکسان عوامل مهم برای تعیین مقدار خودنفوذی، اندازه¬ی یون و درجه عدم استقرار بار در آنیون است. ما همچنین برای بهبود رفتار دینامیکی شبیه¬سازی شده¬ی مایعات یونی از کاهش بار (کاهش بار یونی از مقدار واحد به 8/0) در میدان نیرو استفاده شده است.