Dynamik von Elektrolyten

Der Transport von Ionen in Elektrolyten ist die wahrscheinlich wichtigste Eigenschaft von Elektrolyten, da dieser Transport zu elektrischer Leitung führt. Im Gegensatz zum Ladungstransport in sehr verdünnten Elektrolyten, ist der Ladungstransport in technisch relevanten, konzentrierten Elektrolyten weitaus weniger gut verstanden. Bei hohen Konzentrationen spielen sowohl die Wechselwirkung der Ionen untereinander als auch die Bindungen der Ionen an Lösungsmittelmoleküle eine entscheidende Rolle. Unsere aktuellen Projekte untersuchen diese Wechselwirkungen auf molekularer Ebene.

Für ionische Flüssigkeiten - Elektrolyte die ausschließlich aus Ionen bestehen - konnten wir zum Beispiel zeigen, dass in diesen Elektrolyten die Beweglichkeit der Ionen sehr heterogen verteilt ist. Diese Heterogenität eröffnet neue Möglichkeiten in der Materialwissenschaft. Des Weiteren hat sich gezeigt, dass die gerichteten Wasserstoffbrückenbindungen zu einer sprunghaften Bewegung der Ionen führt. Im Gegensatz dazu zeigen unsere aktuelle Arbeiten zu Elektrolyten in Wasser, dass sich dort die Ionen auch auf molekularer Ebene eher klassisch, kontinuierlich bewegen. Die Amplitude dieser Ionenbewegung auf molekularer Ebene bestimmt jedoch die makroskopische Ionenleitfähigkeit.