Credito:gruppo Ruitenbeek, Istituto di fisica di Leida
I liquidi ionici sono importanti nella ricerca scientifica perché possono applicare molta carica su una superficie. I fisici dell'Università di Leiden hanno scoperto che il processo di carica dei liquidi ionici dipende esclusivamente da cariche opposte che si attraggono. A volte sono coinvolte reazioni chimiche, ma non essenziale.
Negli studi con l'elettricità, i fisici spesso vogliono applicare quanta più carica possibile su una superficie per la ricerca sulle proprietà dei materiali o per generare un enorme impulso elettrico in una volta sola. I liquidi ionici sono particolarmente adatti per questo perché applicano la carica attraverso gli ioni. Queste particelle cariche mantengono una carica più stabile rispetto al loro equivalente allo stato solido, elettroni. All'interno di un liquido ionico, gli ioni opposti si accumulano su entrambi i lati di una superficie, che viene addebitato di conseguenza. Il processo di carica è così efficace da rendere conduttiva una superficie isolante.
Il fisico Jan van Ruitenbeek, insieme ad Hasan Atesci e altri del suo gruppo, studiare il processo di carica all'interno di un liquido ionico raffreddandolo fino a circa -100 °C e assicurandosi che non siano presenti acqua o ossigeno. In queste condizioni, non c'è elettrochimica. Eppure il processo è continuato, anche se più lentamente che a temperatura ambiente. Il team ha concluso che solo i processi elettrostatici, l'attrazione tra cariche opposte, sono necessari per il processo di carica. Sebbene le reazioni chimiche siano coinvolte a temperatura ambiente, apparentemente non sono essenziali.
Un'applicazione promettente per i liquidi ionici è una versione "super" di un condensatore, un cosiddetto supercondensatore. I condensatori possono essere utili perché rilasciano una carica immagazzinata in un potente impulso elettrico. "Un condensatore immagazzina elettricità su due piastre, uno con carica positiva e uno con carica negativa, " dice Van Ruitenbeek. "Per immagazzinare un sacco di carica, hai tre possibilità:allargare le superfici, ridurre la distanza tra loro o aumentare la tensione. Con liquidi ionici, la distanza può essere piccola quanto la dimensione degli ioni, quindi circa un nanometro. Più, i liquidi ionici sono molto stabili, in modo da poter applicare una grande tensione senza indurre processi chimici, che limiterebbe la durata del condensatore."