模拟揭示了离子液体电导率的新见解

这项研究揭示了室温离子液体(RTIL)如何导电的新见解，这可能对未来的储能产生巨大的潜在影响。

这项研究的焦点是关于RTIL电导率的物理机制的争论。它们带电荷的正负有机离子使它们成为良导体，但导电性似乎是矛盾的。它们的高导电性来源于液体中带电离子的高密度，但这种密度也应该意味着正离子和负离子足够接近，可以相互中和，产生新的中性粒子，无法支持电流。根据这些矛盾的因素，模型试图确定如何在RTIL保持导电性。

这项研究涉及一个国际研究团队，包括莱斯特大学的尼古拉布里连托夫教授，由伦敦帝国理工学院的阿列克谢科尔尼舍夫教授和华中科技大学的广峰教授领导。

研究人员阐述了追踪RTIL粒子动力学的特殊数值方法和理论方法。他们发现，大多数时候，正离子和负离子以中性对或簇的形式共同存在，形成一种不能导电的中性物质。但有时，正离子和负离子成对出现在液体的不同部位，作为带电粒子，使液体导电。

这些离子的出现是由热波动引起的。突然且随机地，离子从周围的流体中获得一些能量，这有助于它们从“成对”中性状态中释放出来，成为自由带电粒子。然而，这种状态只是暂时的：一段时间后，当它们加入另一种带相反电荷的离子时，就会回到成对中性状态。

当这种情况发生时，液体中其他位置的另一对离子对分裂成自由带电粒子，从而在持续的“电荷接力竞争”中保持液体及其电流的导电性。这类似于在晶体半导体中观察到的行为，由于热波动，正负电荷载流子也成对出现。因此，预计在半导体中观察到的各种物理现象将来会在RTIL发现。

正如半导体中的这些现象在许多应用中被使用一样，这项研究表明RTIL也可能以新的和创新的方式被使用。可能的用途包括超级电容器、燃料电池和蓄电池以及各种电源设备。

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