Projektbeschreibung
Modelle sollen Studien zu elektrischen Schwankungen in ionischen Flüssigkeiten anregen
Ionische Flüssigkeiten – ob in Reinform, als Gemisch oder als Lösungsmittel für Kolloide oder Nanopartikel – machen von Elektrolyten bis zu ionischen Flüssigkeiten bei Raumtemperatur einen großen Anteil aller bekannten Flüssigkeiten aus. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler glauben, dass sich aus der Untersuchung der elektrischen Schwankungen in solchen Flüssigkeiten eine Erklärung für die jüngst beobachteten außergewöhnlichen Eigenschaften ergeben könnte. Das EU-finanzierte Projekt SENSES will die Schwankungen in massiven und geschlossen ionischen Systemen und entsprechenden Grenzflächensystemen verstehen. Die zentrale Herausforderung, der sich das Forschungsteam bei der Modellierung dieser Systeme gegenübersieht, ist die Bereitstellung einer quantitativen Beschreibung der Phänomene, die den verschiedenen Rauschquellen zugrunde liegen. Dazu gehören die gekoppelte Diffusion, elektrostatische Wechselwirkungen über eine längere Entfernung und hydrodynamische Strömungen. Erkenntnisse darüber, wie elektrisches Rauschen die mikroskopischen Eigenschaften ionischer Systeme widerspiegelt, wird neue Möglichkeiten bei der Entwicklung ionischer Flüssigkeiten mit den gewünschten Eigenschaften eröffnen. Daraus werden sich außerdem Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Wissenschafts- und Technologiebereichen ergeben.
Ziel
Seemingly unrelated experiments such as electrolyte transport through nanotubes, nano-scale electrochemistry, NMR relaxometry and Surface Force Balance measurements, all probe electrical fluctuations: of the electric current, the charge and polarization, the field gradient (for quadrupolar nuclei) and the coupled mass/charge densities. If only we had the theoretical tools to interpret this electrical noise, we would open complementary windows on ionic systems. Such insight is needed, as recent experiments uncovered unexpected behaviour of ionic systems (electrolytes, ionic liquids), which question our understanding of these simple fluids and call for a fresh theoretical perspective. This project aims at providing an integrated understanding of fluctuations in bulk, interfacial and confined ionic systems. For modelling, the key challenge is to quantitatively predict the phenomena underlying the various sources of noise: coupled diffusion, long-range electrostatic interactions & hydrodynamic flows, short-range ion-specific effects (solvation, ad/desorption). Using molecular and mesoscopic simulations, I will provide a unified theoretical framework enabling experimentalists to decipher the microscopic properties encoded in the measured electrical noise. I will achieve this by addressing four interlinked questions corresponding to the above-mentioned experiments: 1) What is the microscopic origin of the coloured noise of electric current through single nanopores/tubes? 2) What do the charge fluctuations of an electrode tell us about the properties of the interfacial electrolyte? 3) What information can NMR relaxometry provide on the multiscale dynamics of individual ions? 4) Could collective fluctuations in concentrated electrolytes explain long-range forces between surfaces? Each question is in itself an exciting challenge, but addressing them simultaneously is the key to a global understanding of these liquids which play a crucial role in biology and technology.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
75794 Paris
Frankreich