Учёные исследовали поведение заряженных частиц в ионных жидкостях в твёрдом и жидком состояниях. Оказалось, что в составе этих веществ формируются положительно заряженные области, которые влияют на их физические параметры. Работа поможет продолжить активное внедрение ионных жидкостей в различные сферы — от химической промышленности до ракетостроения. С результатами исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), можно ознакомиться на страницах Journal of Physical Chemistry Letters. Схематическое изображение катионного кластера в ионной жидкости  Мы привыкли представлять соли как маленькие твёрдые кристаллики. Однако соль может быть жидкой, и дело тут не в приготовлении раствора. Соли можно расплавить — как, например, лёд или металл. В быту подобное не встретишь, так как большинство известных нам солей, например поваренная, NaCl, обладают крайне высокой температурой плавления, порядка нескольких сотен градусов. В конце 1880-х химики синтезировали соль, которую можно было расплавить при температуре 55°C. Новый класс веществ назвали ионными жидкостями. В обычных солях катион (положительно заряженный ион) и анион (отрицательно заряженный ион) небольшого размера, что помогает им сформировать компактную кристаллическую структуру. Катионы в ионных жидкостях — это объёмные органические соединения, а анионы маленькие. В результате кристаллической структуре сложно сформироваться, что позволяет соли находиться в жидком состоянии в более широком диапазоне температур. Ионные жидкости занимают важное место в современной химии. Низкие испаряемость и воспламеняемость обеспечивают безопасное применение этих веществ в химической промышленности. Ионные жидкости используются как катализаторы для синтеза полимеров и композитных материалов, заменяют токсичные и взрывоопасные растворители в области энергетической промышленности. Промышленное использование ионных жидкостей осложняют их необычные физические свойства. Их можно переводить в разные агрегатные состояния или фазы: жидкость, твёрдое тело, газ, однако тут вещества демонстрируют некоторые особенности. Всё дело в нестандартных взаимодействиях ионов внутри расплавов солей. Из-за большого размера катионов общая плотность заряда снижается, и одинаково заряженные частицы формируют кластеры. Подобные положительно заряженные области влияют на фазовое поведение ионной жидкости. За последние годы количество исследований в этой области значительно выросло. Учёные Новосибирского государственного университета и Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН (Новосибирск) с немецкими коллегами из Университета Ростока исследовали поведение заряженных частиц внутри ионных жидкостей. Для этого они разработали комплексный метод анализа катион-катионных кластеров в ионных жидкостях в различных агрегатных состояниях. Исследователи синтезировали ионные жидкости на основе катионов с различной степенью поляризуемости. Поляризуемостью в химии обозначается смещение электронной оболочки под действием электрического поля. Соответственно, чем большей поляризуемостью обладает катион, тем сильнее он притягивает электронную плотность аниона. Полученные соединения были изучены современными методами спектрального анализа в области микроволнового (спектроскопия ядерного магнитного резонанса) и инфракрасного (ИК-спектроскопия) спектра излучения в зависимости от температуры и агрегатного состояния. Результаты исследования показали, что количество одинаково заряженных кластеров напрямую зависит от химических характеристик ионных жидкостей. А это, в свою очередь, определяет характер перехода ионной жидкости в разные агрегатные состояния. Ионные жидкости со слабо поляризуемым катионом не формируют одинаково заряженные кластеры и в твёрдом состоянии образуют кристалл с упорядоченной решёткой. Однако при увеличении степени поляризуемости наблюдается формирование кластеров, и характер фазового перехода изменяется — ионная жидкость в твёрдом состоянии образует аморфное стекло. Научпоп. Проповедую в храме науки.