Electrospray de liquides ioniques à température ambiante (RTIL), qui sont des électrolytes sans solvant avec des ions facilement adaptés, est en train de devenir un outil puissant dans divers domaines. En particulier, les électrosprays de RTIL fonctionnant en mode ion pur ont récemment attiré une attention considérable. Cependant, malgré un développement technologique intensif, ces électrosprays n'ont pas encore atteint la robustesse et l'efficacité exigées par leurs applications. Les mécanismes derrière ces électrosprays restent mal compris.

Le Dr Jiang Xikai de l'Institut de mécanique de l'Académie chinoise des sciences (CAS) et ses collaborateurs ont étudié l'électropulvérisation des RTIL. En utilisant des simulations MD, ils ont étudié l'émission d'ions induite par un champ électrique à partir de la surface libre d'un film RTIL plan. Ils ont calculé le taux d'émission d'ions en fonction du champ électrique normal à la surface RTIL/vide et ont constaté que leur relation concorde avec les prédictions des théories classiques de l'évaporation des ions.

"C'est la toute première fois que la loi d'échelle classique dans les théories de l'évaporation ionique est récupérée dans des simulations, " a déclaré le Dr Jiang, auteur correspondant de cette étude.

La composition des ions émis comprend des monomères et des dimères. Il a été constaté que le monomère doit traverser deux barrières avant émission :une au-dessus de la surface RTIL/vide, ce qui est en accord avec les théories classiques de l'évaporation des ions ; un sous la surface en raison de la structure unique de la surface RTIL/vide révélée par les simulations. La fraction de dimères dépend du champ externe et des interactions ion-ion.

Pour comprendre comment se forment les différentes espèces, les chercheurs ont en outre effectué des simulations de dynamique moléculaire d'échange de répliques et identifié quatre états métastables de l'ion émetteur à proximité du film liquide. Ces états métastables affectent fortement la composition de l'émission d'ions.

Les connaissances fondamentales révélées dans cette étude constituent la base pour améliorer les théories de l'évaporation des ions et guider la sélection rationnelle des RTIL pour obtenir les caractéristiques d'émission d'ions souhaitées.