In un nuovo articolo pubblicato sulla rivista scientifica Chimica delle comunicazioni , un gruppo di ricerca dell'Università di Uppsala mostra, utilizzando simulazioni al computer, che gli ioni non si comportano sempre come previsto. Nella loro ricerca sui sali fusi, hanno potuto vederlo, in alcuni casi, gli ioni nella miscela di sale che stavano studiando si influenzano a vicenda così tanto che possono persino muoversi nella direzione "sbagliata", cioè, verso un elettrodo con la stessa carica.

La ricerca sulle batterie di nuova generazione è in corso in numerose discipline accademiche. Ricercatori presso il Dipartimento di Biologia Cellulare e Molecolare, L'Università di Uppsala ha sviluppato e studiato un modello per gli alogenuri alcalini, di cui il sale da tavola ordinario (cloruro di sodio) è l'esempio più noto. Se queste sostanze vengono riscaldate a diverse centinaia di gradi Celsius, diventano liquidi elettricamente conduttivi noti come "sali fusi". I sali fusi sono già utilizzati in contesti energetici:per l'energia solare a concentrazione nel deserto del Sahara e come elettroliti nelle batterie a sali fusi che possono essere utilizzati per lo stoccaggio di energia elettrica su larga scala.

Nonostante il loro uso diffuso, alcune delle proprietà di base del sale fuso non sono ancora del tutto comprese. Quando si tratta di batterie, l'ottimizzazione della conduttività è un obiettivo frequente. Per produrre una batteria il più efficiente possibile, sapere cosa succede ai singoli ioni è vitale. È quello che ora stanno indagando i ricercatori di Uppsala con le loro simulazioni.

"A lungo termine, lo scopo di questa ricerca è sviluppare modelli fisici per molecole biologiche. Ma questi sali sono relativamente semplici e costituiscono un buon banco di prova, "dice il professor David van der Spoel, il capogruppo per il progetto di modellazione.

Però, le simulazioni dei ricercatori mostrano che i sali non sono così semplici come potrebbero sembrare a prima vista, e che hanno alcune proprietà interessanti, specialmente se vari alogenuri alcalini sono mescolati insieme.

In una teoria semplificata, gli ioni che si muovono in un campo elettrico (ad esempio in una batteria) non interagiscono tra loro e sono influenzati esclusivamente dal campo elettrico. Nel loro studio appena pubblicato, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che questo non è sempre vero. Lo studio mostra come, in una miscela di ioni di litio con ioni di fluoruro, cloruro e ioduro, gli anioni più leggeri, fluoro e cloruro, spostarsi verso il catodo negativo insieme agli ioni di litio in un (simulato) elettrolita di batteria.

"Gli ioni negativi sono attratti sia dagli ioni di litio che dall'anodo positivo, e l'effetto netto di queste forze fa muovere lentamente gli anioni più leggeri verso il catodo, poiché anche gli ioni di litio positivi si stanno muovendo in quella direzione, "dice il primo autore dello studio, Marie Madeleine Walz.

Nella loro continua ricerca, il gruppo svilupperà un modello dell'acqua per studiare l'interazione delle molecole d'acqua con gli ioni. La loro indagine includerà, Per esempio, come le proprietà degli ioni sono influenzate da un campo elettrico quando c'è acqua nella miscela.