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

• Projekt
• Cele
• Rezultaty projektu
• Publikacje
• Prezentacje konferencyjne
• Aparatura

Rezultaty projektu

Do najważniejszych osiągnięć projektu należy zaliczyć:

1. Wytworzenie trzech typów termicznie odwracalnych żeli jonowych:
   • TYP I: układy oparte o wodne roztwory elektrolitów (grupa umożliwiająca wytworzenie żeli jonowych o największej różnorodności pod względem budowy chemicznej wykorzystanych jonów),
   • TYP II: układy oparte o bezwodne roztwory elektrolitów (grupa charakteryzująca się zwiększoną stabilnością termiczną oraz poszerzonym zakresem temperaturowym występowania fazy żelowej),
   • TYP III: układy oparte o czyste ciecze jonowe (grupa wykorzystująca chemicznie stabilne i trwałe związki cieczy jonowych wpisujące się w nurt tzw. „zielonej chemii”).
2. Zbadanie i identyfikacja mechanizmów molekularnych odpowiedzialnych za proces żelowania w badanych w ramach projektu typach żeli jonowych.
3. Określenie parametrów i procesów odpowiedzialnych za kontrolowanie oraz wpływanie na proces żelowania prowadzący do wytwarzania układów żeli jonowych o określonych własnościach fizykochemicznych, takich jak: mikrostruktura matrycy żelowej, stabilność termiczna wytwarzanych żeli oraz zakres temperaturowy występowania fazy żelowej, własności optyczne fazy żelowej (układy przeźroczyste lub nieprzeźroczyste – mlecznobiałe).
4. Określenie wpływu obecności matrycy żelowej na własności przewodnictwa jonowego w różnych typach badanych żeli jonowych.
5. Określenie wpływu obecności nośników ładunku (kationów i anionów) na procesy samoorganizacji molekularnej odpowiedzialne za proces żelowania badanych układów.
6. Wykazanie istnienia oddziaływania międzycząsteczkowego pomiędzy fazą ciekłą (roztwór elektrolitu) a fazą stałą (matryca żelatora) charakteryzującego się powolną dynamiką molekularną.
7. Określenie prawdopodobnego procesu molekularnego odpowiedzialnego za występowanie oddziaływań pomiędzy matrycą żelatora a elektrolitem oraz poparcie go zaproponowanym modelem teoretycznym.
8. Opracowanie nowej metody pomiarowej (Thermal Scanning Conductometry – TSC) umożliwiającej badanie własności termicznych oraz przewodnictwa jonowego badanych układów żeli jonowych z nieosiągalną dotychczas dokładnością oraz czułością (możliwość rejestracji wpływu przejść fazowych na mierzone zależności). Umożliwienie po raz pierwszy rejestracji zmian przewodnictwa jonowego w trakcie procesu żelowania, uzyskanie możliwości badania kinetyki procesu żelowania oraz jej wpływu na końcowe własności żeli jonowych.
9. Przeprowadzenie pomiarów metodą elektroforezy NMR (eNMR), dostarczających przełomowych danych dotyczących ruchliwości elektroforetycznej oraz wartości efektywnych ładunków elektrycznych niesionych przez kationy i aniony zawarte w badanych żelach jonowych. Uzyskane wyniki rzucają zupełnie nowe światło na obserwowany efekt (Enhanced Ionic Conductivity Effect – EICE) oraz mogą przyczynić się do zapoczątkowania nowych teorii opisujących własności roztworów jonów stosowanych w technologii chemicznej.
10. Budowa nowych stanowisk pomiarowych (do pomiarów metodą TSC oraz pomiarów temperaturowych współczynnika lepkości statycznej metodą wibracyjną), wprowadzających nową jakość oraz metodologię dotyczącą charakteryzowana kluczowych własności fizykochemicznych zachodzących w termicznie odwracalnych żelach jonowych oraz roztworach elektrolitów.