Detailansicht
Polarization forces in molecular ionic liquids
Michael Schmollngruber
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Othmar Steinhauser
DOI
10.25365/thesis.27275
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29623.58847.831564-1
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Molekulardynamik-Simulationen (MD)
von ionischen Flüssigkeiten (IL) unter Berücksichtigung atomarer Polarisierbarkeiten. Im Speziellen wurde das Lösungsmittelverhalten dreier Flüssigkeiten - EMIM+ BF4− , EMIM+ TfO− und BMIM+ BF4− - anhand des darin gelösten Moleküls Coumarin 153 (C153) untersucht. Dabei wurden anhand einer Methode namens Solvatationsdynamik (engl. solvation dynamics) die dynamischen Antworten der verschiedenen Flüssigkeiten auf eine Änderung der elektrostatischen Eigenschaften von C153 bestimmt. Diese Änderung in den elektrostatischen Eigenschaft entspricht der Änderung in der molekularen Ladungsdichteverteilung durch eine elektronische Anregung. Die aus Simulationsdaten berechnete dynamische Antwort der verschiedenen Systeme wurde in Folge in verschiedene Beiträge aufgespalten, um eine detailliertere Interpretation zu ermöglichen. Die komplette Antwort wurde (i) in Beiträge von Kationen und Anionen, (ii) in Beiträge von permanenten und induzierten Ladungen und (iii) in Beiträge von translationaler und nicht-translationaler Bewegung unterteilt. Letzteres wurde erreicht, indem die komplexe molekulare Ladungsverteilung durch die im Schwerpunkt zentrierte molekulare Gesamtladung sowie durch das molekulare Dipolmoment approximiert wurde. Zudem wurde der sub-Picosekundenbereich der dynamischen Antwort auf die Störung mit der kollektiven translationalen Bewegung der ersten Lösungsmittelschale in Verbindung gebracht. Abschließend wurde die Solvatationsenergie noch entsprechend der intermolekularen Distanzen radial aufgetragen, um die Reichweite dieser Interaktionen zu bestimmen.
Diese Resultate wurden in einem Manuskript zusammengefasst und bei The Journal of Chemical Physics zur Publikation eingereicht.
Abstract
(Englisch)
This work deals with polarizable molecular dynamics (MD) computer sim-
ulations of three selected ionic liquids (IL), EMIM+ BF4− , EMIM+ TfO− and BMIM+ BF4− including the solute molecule coumarin 153 (C153). The different solvation properties of these three liquids are described by “solvation dynamics”. In this method, the dynamical response of the solvent to an electronic excitation of the solute - C153 in this case - is characterized. Various aspects of this time-dependent response of the three ILs under investigation have been analyzed.
The respective solvation response function of the three liquids was cal-
culated from the gathered simulation data and decomposed in several ways for a detailed interpretation. The total response was separated into contributions from (i) cations and anions, (ii) permanent and induced charges and (iii) translational and non-translational motion. The latter was accomplished using a simplified multipole expansion describing the complex charge distributions of the solvent molecules only by the net charge located at the molecular center of mass and the molecular dipole moment. In addition, the sub-picosecond decay of the solvation response function was linked to the collective translational motion of the first solvation shell. Finally, the contributions to the solvation energy were resolved according to the radial distance of the interacting molecules in order to estimate the range of these interactions.
The results of this analysis were collected in a manuscript which was then submitted to The Journal of Chemical Physics for publication.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
ionic liquids solvation dynamics molecular dynamics computer simulation
Schlagwörter
(Deutsch)
Ionische Flüssigkeiten Solvatation Molekulardynamik Computersimulation
Autor*innen
Michael Schmollngruber
Haupttitel (Englisch)
Polarization forces in molecular ionic liquids
Paralleltitel (Deutsch)
Polarisationskräfte in molekularen ionischen Flüssigkeiten
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
VII, 47 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Othmar Steinhauser
AC Nummer
AC10813498
Utheses ID
24386
Studienkennzahl
UA | 066 | 863 | |