Struktur und Dynamik fluider Grenzflächen von Ionen-Flüssigkeiten
Final Report Abstract
In diesem Projekt wurde die Grenzflächeneigenschaften verschiedener Imidazolium basierter Ionen-Flüssigkeiten untersucht, zu denen nur wenig in der Literatur bekannt war. An der Grenzfläche flüssig/dampfförmig (Vakuum) wurden Messungen mit Hilfe der Methode der Kapillarwellen-Spektroskopie durchgeführt, die Oberflächenspannungen wurden getrennt mit der Methode des maximalen Blasendrucks bestimmt. An der Grenzfläche fest/flüssig wurde erstmals die Anionen (PF6) Adsorption auf Au (111) elektrochemisch mit in-situ Rastersondenmikroskopie aufgeklärt; weiterhin wurde erstmals die Elektrokapillarität (electrowetting) von Ionen-Flüssigkeiten auf SiO2-Si bzw. Epoxid-Cu untersucht. Bei den Arbeiten zur Grenzfläche flüssig/Vakuum richtete sich das Hauptinteresse auf die in MD-Rechnungen vorhergesagte Ladungsordnung. Die hier aus der Temperaturabhängigkeit der Oberflächenspannung bestimmte Exzessentropie stützt diese Vermutung. Gleiches gilt für den Temperaturveriauf der Dipolmomentdichte an der Oberfläche, die auf einen Ordnungs-Unordnungsübergang bei erhöhten Temperaturen hinweist. Dies ergibt sich aus den Ergebnissen der Kapillarwellen-Spektren, die mit einer erweiterten Dispersionsrelation ausgewertet wurden. Die Adsorption von PF6 auf Au (111) wurde bei unterschiedlichen anodischen und kathodischen Potentialen gemessen. Es wurden unterschiedlich geordnete Strukturen beobachtet. Die Elektrokapillaritätskurven verschiedener Ionen-Flüssigkeiten zeigten folgende Charakteristika: Bei niedrigen Spannungen folgen sie dem erwarteten parabolischen Verlauf (Young-Lippmann-Gleichung), oberhalb der Sättigungsspannung setzt Zersetzung ein. Dies konnte hier erstmals zweifelsfrei gezeigt werden. Mögliche Anwendungen diese Untersuchungen konnten aus Zeitgründen nicht weiter verfolgt werden.
