Kredit:Ruitenbeek group, Leiden Institute of Physics
Joniska vätskor är viktiga i vetenskaplig forskning eftersom de kan applicera mycket laddning över en yta. Fysiker från Leiden University har nu funnit att laddningsprocessen för joniska vätskor enbart beror på att motsatta laddningar attraherar varandra. Kemiska reaktioner är ibland involverade, men inte nödvändigt.
I studier med el, fysiker vill ofta applicera så mycket laddning som möjligt över en yta för forskning om materialegenskaper eller för att generera en enorm elektrisk puls på en gång. Joniska vätskor är anmärkningsvärt lämpade för detta eftersom de applicerar laddning genom joner. Dessa laddade partiklar håller en mer stabil laddning än deras ekvivalent i fast tillstånd, elektroner. Inuti en jonisk vätska, motsatta joner ackumuleras på båda sidor av en yta, som debiteras som ett resultat. Laddningsprocessen är så effektiv att den kan göra en isolerande yta ledande.
Fysikern Jan van Ruitenbeek, tillsammans med Hasan Atesci och andra från hans grupp, studera laddningsprocessen i en jonisk vätska genom att kyla ner den till cirka -100 °C och se till att det inte finns vatten eller syre närvarande. Under dessa förhållanden, det finns ingen elektrokemi. Ändå fortsatte processen, om än långsammare än vid rumstemperatur. Teamet drog slutsatsen att endast elektrostatiska processer - attraktion mellan motsatta laddningar - är nödvändiga för laddningsprocessen. Även om kemiska reaktioner är involverade vid rumstemperatur, de är tydligen inte nödvändiga.
En lovande tillämpning för joniska vätskor är en "super" version av en kondensator - en så kallad superkondensator. Kondensatorer kan vara användbara eftersom de frigör en lagrad laddning i en kraftfull elektrisk puls. "En kondensator lagrar elektricitet på två plattor, en positivt och en negativt laddad, " säger Van Ruitenbeek. "För att lagra mycket laddning, du har tre alternativ:förstora ytorna, minska avståndet mellan dem eller öka spänningen. Med joniska vätskor, avståndet kan vara så litet som storleken på jonerna, alltså ungefär en nanometer. Plus, joniska vätskor är mycket stabila, så att du kan lägga på en hög spänning utan att inducera kemiska processer, vilket skulle begränsa kondensatorns livslängd."