Кога на електроните им е дозволено да танцуваат заедно
Истражувачите покажуваат можности за поларизирани симулации со јонски течности
Извадок од МД симулација на јонски течности.
Јонските течности имаат посебни својства што ги прават интересни за многу апликации. Во зависност од комбинацијата на анјоните и катјоните, течните соли можат да бидат, на пример, многу вода (нерастворливи), спроводливи или стабилни на температурата. Симулациите на поларизирачката молекуларна динамика се суштински клуч за подобро разбирање на јонските течности и нивното однесување. Меѓународен истражувачки тим предводен од Кристијан Шредер од Хемискиот факултет на Универзитетот во Виена ја претставува корисноста на постојните поларизирани модели за истражување на течните соли во преглед напис во „Хемиски прегледи“.
Додека класичната кујнска сол се топи на околу 800 степени Целзиусови, јонските течности се веќе течни на собна температура. Бидејќи ветувачките, релативно слатки соли се тешко запаливи, се смета дека тие се голема надеж за идните, незапаливи батерии. Како растворувач, солите можат да помогнат во растворање на целулозата, да се повратат хемикалиите како што се кофеинот од користените капсули од кафе и да се растворат други соединенија, како што се метали или протеини од материјали.
Во зависност од апликацијата, потребна е паметна комбинација на катјони и анјони кои сочинуваат соли. „Постојат неколку различни класи на катјони и анјони од кои може да се синтетизираат јонски течности“, вели Кристијан Шредер од Институтот за компјутерска биолошка хемија. Бидејќи мешавините на јонски течности со други (јонски) течности, исто така, имаат интересни својства, има премногу можности да се тестираат сите во лабораторија. „Молекуларните динамички симулации обезбедуваат важен влез за толкување на експерименталните резултати и помагаат при изборот на оптимални катјони и анјони“, вели Шредер.
Нека танцуваат молекулите
"Во симулацијата на молекуларна динамика (МД), атомите се квази меки топчиња за билјард, кои се поврзани едни со други со еластични сили", објаснува теоретскиот хемичар: "Билјардните топчиња вибрираат во рамките на молекулите. Молекулите се вртат и се движат во растворот според класичниот Закони на утн. Тие танцуваат во (јонски) пар или се одделуваат по некое време со цел да најдат нови партнери за танцување. "
Во принцип, квантната механика ќе биде соодветна за одредување на интеракцијата помеѓу јони. Но, бидејќи толку многу катјони и анјони се неопходни за правилно да се опише решението, ова го надминува денешниот компјутерски капацитет. МД симулациите се посоодветни за овие системи, бидејќи генерално се претпоставува постојана дистрибуција на електрони во молекулата и со тоа се заштедува компјутерско време.
„Ова не е можно со јонски течности: катјоните и анјоните на солите ја менуваат својата поларизација кога ќе се приближат други катјони или анјони“, вели Шредер: „И електроните сакаат да танцуваат“. Овие „електронски степени на слобода“ треба да бидат земени во предвид за значајни резултати во моделите на симулација.
Вклучена е и поларизација
Во својата статија за преглед, Шредер и неговите колеги фрлија светлина на начини на поларизирана симулација на МД: „Со малку поголем пресметковен напор, можеме да вклучиме како електронските облаци на атомите реагираат на нивните околни молекули и јони“. Во својата статија, истражувачите предводени од Кристијан Шредер дојдоа до заклучок дека два approaches пристапа на поларизирана МД симулација се погодни за јонски течности: физички и математички пристап. Во двата случаи, индуциран дипол е прикачен на секој поларизиран атом, што го опишува изобличувањето на густината на електронот во зависност од околината.