作者安妮·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 同步加速器x光束撞击限制在石墨碳狭缝孔内的离子液体分子
背景中的x射线散射揭示了纳米线下它们结构的新细节，这些细节通过量子模拟得到了验证
荣誉:利亚姆·克劳斯/LLNL 室温离子液体是一种特殊的熔盐，由于其一系列新颖可调的特性，与传统的水溶液相比，具有更好的电化学性能
在过去的20年里，离子液体作为一种改进一系列不同技术的手段得到了探索，从能量储存和转化到催化，再到金属和半导体的电镀
离子液体可以留下印记的一个主要例子是碳基超级电容器，它在纳米多孔电极-电解质界面储存电能
离子液体在这个界面上的组装方式决定了储存的能量和设备的充放电速率
然而，全面的结构洞察进展缓慢，因为界面和约束条件下的电解质行为难以解决
对于离子液体来说尤其如此，它具有体积大、灵活和变化大的分子构型
在最近发表在《物理化学快报》杂志上的一项研究中，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家将x光实验与高保真模拟相结合，研究了一个广泛使用的离子液体家族，该家族被限制在超级电容器中常用的碳纳米孔中
这项工作代表了第一项结合第一性原理分子动力学和x光散射来分析空间受限离子液体的研究，使人们能够对仅发生在这些异常小的空间中的奇异性质有新的见解
该团队通过实验检测到离子液体结构的极端破坏，这是他们的模拟所唯一预测和解释的
该团队还展示了典型液体行为的偏差如何严重依赖于离子和孔隙的相对大小
最后，尽管受限条件下的结构存在显著差异，研究表明离子液体的优异电化学稳定性保持不变，这对于维持储能装置的性能很重要
“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光表征的结合
量子模拟小组的LLNL科学家团安·范是这篇论文的主要作者，他说:“这种强大的技术组合对极窄多孔碳中离子液体的结构提供了更全面的理解。”
“该研究代表了LLNL在能源材料领域建立跨学科合作的持续努力，如未来能源应用实验室
" 该论文的研究人员和合著者科林·勒布和帕特里克·坎贝尔利用特殊的实验室知识，综合调整了高表面积纳米多孔碳气凝胶的孔径
这种新的材料能力使该小组能够用同步加速器x光探测离子液体的不同约束状态，并拼凑出阿莫关于约束对结构影响的综合图像
为了这项工作，LLNL与德国拜罗伊特大学建立了新的合作关系，利用关键的专业知识来描述中尺度结构
“界面科学是一个如此令人兴奋的领域，我们实际上只是对实际发生的事情的原子理解的皮毛，”拜罗伊特大学化学系的教职员工、该研究的合著者米里贾姆·佐贝尔说
“能成为这个国际团队的一员，并扩展我们对复杂液体界面重构的知识，是一次很有收获的经历
" LLNL科学家、该项目的首席研究员埃里克·马肖特说:“我喜欢我们团队的不同方面如何推动它们在技术上或科学上被使用的极限，以便真正整合在一起。”
“我们发现了一些对储能设备具有重要实际意义的关键基本见解
现在，我们处于一个独特的位置，可以更多地思考这些见解如何有益于实际应用
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