Un gruppo di ricerca guidato da Ryusuke Futamura dell'Università di Shinshu ha studiato la risposta dei liquidi ionici magnetici (MIL) ai campi magnetici dai punti di vista microscopici. fluidi magnetici, che può rispondere ai campi magnetici, può essere ottenuto disperdendo nanoparticelle ferromagnetiche in un solvente. Alcuni liquidi puri che non sono miscele rispondono anche ai campi magnetici. Per esempio, l'ossigeno è un liquido intorno a -200°C ed è attratto dai magneti. In questo studio, liquidi ionici magnetici puri Emim[FeCl ₄ ] e Bmim[FeCl ₄ ] sono stati esaminati su scala microscopica. Questi liquidi sono attratti da magneti a temperatura ambiente, ma Emim[FeCl ₄ ] subisce anche un cambiamento da comportamento paramagnetico a antiferromagnetico a 3,8 K.

Il ferromagnetismo si verifica negli oggetti che le persone pensano come "magneti, " come i magneti da frigorifero. Gli atomi o gli ioni magnetici hanno dipoli magnetici (nord e sud) nella scala molecolare che interagiscono tra loro e mostrano ferro o antiferro-magnetismo a lunga distanza nelle loro strutture cristalline. Bmim[FeCl ₄ ] non cristallizza anche a basse temperature, e sono amorfi, o senza forma. In questo studio è stato dimostrato che anche in questo stato amorfo, c'è strutturalità nel breve raggio e diversi ioni magnetici formano una struttura associativa allineata. Si pensa che questo sia il motivo della temperatura negativa di Curie-Weiss, che può essere osservato come una proprietà fisica macroscopica.

È stato difficile indagare e comprendere la formazione della struttura liquida di Emim[FeCl ₄ ] e Bmim[FeCl ₄ ]. I liquidi e gli oggetti amorfi non hanno una struttura ordinata a lungo raggio, il che significa che l'analisi strutturale di tali materiali viene eseguita tramite misurazioni della diffusione dei raggi X seguite dall'analisi della distribuzione radiale. Però, I MIL sono sistemi binari costituiti da cationi e anioni. Ciò rende difficile l'esame mediante l'analisi della distribuzione radiale ordinaria. È qui che ha aiutato il metodo ibrido Monte Carlo inverso (HRMC). Ha combinato la misurazione della diffusione dei raggi X con la simulazione molecolare per dimostrare chiaramente le precise strutture di coordinamento dei due MIL. Ciò ha permesso di discutere il catione-catione, anione-anione, e catione-anione della struttura liquida.

Utilizzando l'analisi della funzione di distribuzione spaziale, è diventato possibile visualizzare la struttura di coordinazione ionica. La dipendenza dalla temperatura della funzione di distribuzione spaziale che mostra la struttura di coordinazione degli anioni attorno ai cationi nel MIL può essere vista che minore è la temperatura, più ampia è la sfera di coordinamento e più sfocato è il sito. I ricercatori sono stati in grado di chiarire le caratteristiche delle sostanze che appaiono nelle proprietà fisiche macroscopiche da una prospettiva microscopica.

Primo autore Futamura è specializzato nei nanospazi dei materiali porosi. Spera di sintetizzare nuovi materiali compositi combinando materiali porosi e liquidi ionici. Confinando MIL nel nanospazio dei materiali porosi, spera di creare nuovi materiali funzionali per varie applicazioni. Questi MIL sono considerati materiali funzionali ibridi organici-inorganici che hanno un potenziale per usi chimici e fisici eccezionali.