Samo-organizacja molekularna oraz procesy transportu ładunku elektrycznego w jonowych żelach organicznych: Badania dynamiki molekularnej i elektroforetycznej

Cele

Przyznany projekt badawczy zakłada wytworzenie układów odwracalnych termicznie organicznych żeli jonowych zdolnych do przewodzenia ładunku elektrycznego. Organiczne żele jonowe (organic ionic gels – OIGs) powstają w trakcie chłodzenia mieszaniny żelatora organicznego o małej masie cząsteczkowej (low molecular weight organic gelator - LMOG) oraz rozpuszczalnika (HTIL, RTIL lub ich mieszanin) w wyniku procesu samo-organizacji molekularnej cząsteczek żelatora. W efekcie, w procesie żelowania, uzyskujemy przeźroczysty, termicznie stabilny i odwracalny żel fizyczny, o zdolnościach adaptacyjnych do zewnętrznych ograniczeń geometrycznych. Własności OIGs uzależnione są od procesu samo-organizacji molekularnej i bardzo często różnią się znacząco od własności substratów użytych do ich sporządzenia. Unikalną własnością LMOGs, która przyciąga znaczną uwagę, jest ich zdolność do tworzenia jedno-, dwu- i trój-wymiarowych struktur i sieci zbudowanych z agregatów o włókno-podobnym kształcie, które są zdolne do uwięzienia znacznej ilości fazy ciekłej. Za proces żelowania tych układów odpowiadają kooperatywne, niekowalencyjne odziaływania między cząsteczkami żelatora, których pochodzenie może mieć różne podłoże i zawierać lokalnie złożone struktury [9,10]. Przykładem układów które mogą tworzyć OIGs są sole imidazoliowe czy pyrydyniowe jako ILs, a pochodne cyklodipeptydów, cukrów prostych czy hydrazydów (np. cyklo-L-β-2-etyloheksyloasparaginyl-L-fenyloalanylu) jako LMOGs [11,12]. Należy jednak pamiętać, iż nie wszystkie LMOGs mogą wytworzyć żel z cieczami jonowymi.

Organiczne żele jonowe mogą stanowić alternatywny sposób otrzymywania elektrolitów stałych i z tego względu przyciągają szczególną uwagę pod kątem zastosowań w różnego rodzaju urządzeniach elektrochemicznych takich jak baterie, komórki paliwowe, magazyny energii czy sensory chemiczne [13,14]. Proces zestalania cieczy jonowych jest bardzo kosztowny i skomplikowany, podczas gdy przygotowanie OIG jest procesem znacznie prostszym i tańszym. Gdy zostanie zdobyta wystarczająca wiedza na temat procesu i mechanizmów żelowania, tworzone układy żelowe będą również łatwe do kontroli i projektowania.

W ramach prowadzonego projektu uzyskano wyniki doświadczalne, które zawarto w publikacjach naukowych oraz prezentowano na konferencjach o zasięgu miedzynarodowym w formie plakatu oraz wykładów.