مطالعه مایعات یونی بر پایه کاتیون ایمیدازولیم و آنیون بیس-(تری فلوئورو متیل سولفونیل) ایمید با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و محاسبات شیمی کوانتومی

در این پایان نامه از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی و محاسبات شیمی کوانتومی برای مطالعه ی خواص ترمودینامیکی، ساختاری، دینامیکی و انتقالی چهار مایع یونی بر پایه کاتیون ایمیدازولیم و آنیون بیس- (تری فلوئورو متیل سولفونیل) ایمید استفاده شده است. دینامیک مولکولی روشی برای شبیه‏سازی رفتار ترمودینامیکی مواد در سه فاز جامد، مایع وگاز با استفاده از قوانین کلاسیک حرکت و نیروها، سرعت‏ها و مکان ذرات است. شبیه سازی ها با حداقل 5000 اتم (125 جفت یون) در دماهای 298، 400، 450، 500 و 600 کلوین انجام شدند. هدف اصلی از این شبیه‏سازی‏ها، مطالعه‏ی کمیت هایی مانند میانگین مربع جابجایی، ضرایب انتقالی و تابع توزیع شعاعی است. کمیت-های ترمودینامیکی گوناگونی مانند چگالی، حجم مولی، ضریب انبساط گرمایی، ظرفیت گرمایی در فشار ثابت، آنتالپی تبخیر مولی و انرژی دانسیته جاذبه ای محاسبه شدند. ضرایب نفوذ یون ها از روی شیب نمودارهای میانگین مربع جابجایی، هدایت الکتریکی از معادله ی نرنست- اینشتین و ویسکوزیته از روی معادله ی استوک- اینشتین محاسبه شدند. نتایج شبیه سازی، در پیش بینی روند نسبی خواص انتقالی و تعیین نقش ساختار کاتیون بر رفتار دینامیکی و انتقالی این دسته از مایعات یونی با نتایج تجربی در توافق است. تابع توزیع شعاعی جایگاه های اتمی مختلف در دمای 400 کلوین محاسبه شد. در تمامی شبیه سازی های انجام شده با نرم افزار dl-poly2.18، فشار،گام زمانی و شعاع قطع به ترتیب 1 اتمسفر، 001/0 پیکو ثانیه و 5/16 آنگستروم قرار داده شدند. برای هر مایع یونی تمامی شبیه سازی ها در مجموعه هم دما-هم فشار در پنج دمای مختلف برای مدت زمان ns 5 (5000000 گام زمانی) انجام شدند تا سامانه به تعادل رسانده شود. سپس برای محاسبه خواصی که در بالا ذکر شد، هر یک از سیستم‏های به تعادل رسیده در مجموعه ی هم دما-هم فشار با اجرای شبیه سازی طولانی برای مدت ns 5/7 (7500000 گام زمانی) مورد بررسی قرار گرفت.