مطالعه ی مایعات یونی خالص و بررسی گیرانداختن فیزیکی کربن دی اکسید در مایعات یونی بر پایه آنیون تریس(پنتافلوئورواتیل) تری فلوئوروفسفات ([fep]) با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

در تحقیق حاضر، ساختار و دینامیک مایع یونی [emim][fep] در حالت های خالص و مخلوط با کربن دی-اکسید با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی مشخص شده است. کمیت های میانگین مربع جابجایی و تابع توزیع شعاعی برای مایع یونی خالص در مقایسه با مخلوط دوتایی آن با کربن دی اکسید محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. ضرایب خودنفوذی کاتیون، آنیون و کربن دی اکسید از روی شیب نمودارهای میانگین مربع جابجایی در محدوده ی زمانی 2-5 نانوثانیه محاسبه شده و سپس اعداد انتقال یونی به کمک ضرایب خودنفوذی یونی تخمین زده شدند. شبیه سازی ها با بسته نرم افزاری dl_poly2.18 در مجموعه آماری npt نوزه هاوور در دماهای 300 و 400 کلوین انجام شد. فشار، گام زمانی و شعاع قطع به ترتیب 1 اتمسفر، 001/0 پیکوثانیه و 17 آنگستروم قرار داده شد. در شبیه سازی های مایع یونی خالص، علاوه بر به کارگیری میدان نیروی معمول با بار یونی واحد، بارهای جزئی بر روی جایگاه های اتمی سازنده ی یون ها به مقیاس 8/0 کاهش داده شد. کاهش دادن مقیاس بار کلی روی یون از بار واحد معمول به 8/0 در شبیه سازی مایع یونی خالص باعث افزایش دینامیک سامانه، پهن تر شدن قله های توابع توزیع شعاعی و کاهش چگالی سامانه شد. در همه شبیه سازی صورت گرفته، میانگین مربع جابجایی کاتیون [emim]+ از آنیون [fep]- بیشتر بود. با وارد نمودن کسر مولی های مختلف از کربن دی اکسید در مایع یونی [emim][fep]، فقط تغییر ناچیزی در توابع توزیع شعاعی کلیدی و حجم جعبه شبیه سازی مشاهده شد. از مقایسه ی تابع توزیع شعاعی، میانگین مربع جابجایی و حجم سامانه ی خالص با سامانه های مخلوط دوتایی مایع یونی-کربن دی اکسید به این نتیجه می توان رسید که مولکول های کوچک کربن دی اکسید در فضای آزاد بین یون های حجیم در مایع های یونی قرار می گیرند. بنابراین حضور مولکول ناقطبی کربن دی اکسید بین یون ها دینامیک گونه ها در مخلوط را نسبت به حالت خالص افزایش می دهد.