Elettrospray di liquidi ionici a temperatura ambiente (RTIL), che sono elettroliti privi di solventi con ioni facilmente adattabili, sta emergendo come un potente strumento in diversi campi. In particolare, gli elettrospray di RTIL operanti in modalità a ioni puri hanno recentemente attirato un'attenzione significativa. Però, nonostante l'intenso sviluppo tecnologico, questi elettrospray devono ancora raggiungere la robustezza e l'efficacia richieste dalle loro applicazioni. I meccanismi alla base di questi elettrospray rimangono poco conosciuti.

Il dottor Jiang Xikai dell'Istituto di meccanica dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ei suoi collaboratori hanno studiato l'elettrospray di RTIL. Utilizzando simulazioni MD, hanno studiato l'emissione di ioni guidata dal campo elettrico dalla superficie libera di un film RTIL planare. Hanno calcolato il tasso di emissione di ioni in funzione del campo elettrico normale alla superficie RTIL/vuoto e hanno scoperto che la loro relazione concorda con le previsioni delle teorie classiche dell'evaporazione ionica.

"Questa è la prima volta che la classica legge di scala nelle teorie dell'evaporazione ionica viene recuperata nelle simulazioni, " ha detto il dottor Jiang, autore corrispondente di questo studio.

La composizione degli ioni emessi include monomeri e dimeri. È stato scoperto che il monomero deve attraversare due barriere prima dell'emissione:una sopra la superficie RTIL/vuoto, che concorda con le teorie classiche dell'evaporazione ionica; uno sotto la superficie a causa della struttura unica della superficie RTIL/vuoto come rivelato dalle simulazioni. Si è scoperto che la frazione di dimeri dipende dal campo esterno e dalle interazioni ione-ione.

Per capire come si formano le diverse specie, i ricercatori hanno inoltre eseguito simulazioni della dinamica molecolare dello scambio di repliche e identificato quattro stati metastabili dello ione che emette vicino al film liquido. Questi stati metastabili influenzano fortemente la composizione dell'emissione di ioni.

Le intuizioni fondamentali rivelate in questo studio costituiscono la base per migliorare le teorie sull'evaporazione ionica e guidare la selezione razionale degli RTIL per ottenere le caratteristiche di emissione di ioni desiderate.