Une équipe de recherche dirigée par Ryusuke Futamura de l'Université de Shinshu a étudié la réponse des liquides ioniques magnétiques (MIL) aux champs magnétiques du point de vue microscopique. Fluides magnétiques, qui peut répondre aux champs magnétiques, peut être fabriqué en dispersant des nanoparticules ferromagnétiques dans un solvant. Certains liquides purs qui ne sont pas des mélanges répondent également aux champs magnétiques. Par exemple, l'oxygène est un liquide autour de -200°C et est attiré par les aimants. Dans cette étude, liquides ioniques magnétiques purs Emim[FeCl 4 ] et Bmim[FeCl 4 ] ont été examinés à l'échelle microscopique. Ces liquides sont attirés par les aimants à température ambiante, mais Emim[FeCl 4 ] subit également un changement de comportement paramagnétique à antiferromagnétique à 3,8K.

Le ferromagnétisme se produit dans les objets que les gens considèrent comme des « aimants, " tels que des aimants de réfrigérateur. Les atomes ou ions magnétiques ont des dipôles magnétiques (nord et sud) à l'échelle moléculaire qui interagissent les uns avec les autres et présentent un ferro- ou antiferro-magnétisme sur une longue distance dans leurs structures cristallines. Bmim[FeCl 4 ] ne cristallise pas même à basse température, et sont amorphes, ou sans forme. Il a été montré dans cette étude que même dans cet état amorphe, il existe une structuralité à courte portée et plusieurs ions magnétiques forment une structure d'association alignée. On pense que c'est la raison de la température négative de Curie-Weiss, qui peut être observé comme une propriété physique macroscopique.

Il était difficile d'étudier et de comprendre la formation de la structure liquide d'Emim[FeCl 4 ] et Bmim[FeCl 4 ]. Les liquides et les objets amorphes n'ont pas de structure ordonnée à longue distance, ce qui signifie que l'analyse structurelle de ces matériaux est effectuée par des mesures de diffusion des rayons X suivies d'une analyse de distribution radiale. Cependant, Les MIL sont des systèmes binaires constitués de cations et d'anions. Cela rend difficile l'examen par une analyse de distribution radiale ordinaire. C'est là que la méthode hybride inversée de Monte Carlo (HRMC) a aidé. Il a combiné la mesure de la diffusion des rayons X avec la simulation moléculaire pour démontrer clairement les structures de coordination précises des deux MIL. Cela a permis de discuter du cation-cation, anion-anion, et cation-anion de la structure liquide.

En utilisant l'analyse de la fonction de distribution spatiale, il est devenu possible de visualiser la structure de coordination des ions. La dépendance à la température de la fonction de distribution spatiale montrant la structure de coordination des anions autour des cations dans le MIL peut être vu que plus la température est basse, plus la sphère de coordination est large et plus le site est flou. Les chercheurs ont pu clarifier les caractéristiques des substances qui apparaissent dans les propriétés physiques macroscopiques d'un point de vue microscopique.

Premier auteur Futamura est spécialisé dans les nanoespaces des matériaux poreux. Il espère synthétiser de nouveaux matériaux composites en combinant des matériaux poreux et des liquides ioniques. En confinant le MIL dans le nanoespace des matériaux poreux, il espère créer de nouveaux matériaux fonctionnels pour diverses applications. Ces MIL sont considérés comme des matériaux fonctionnels hybrides organiques-inorganiques qui ont un potentiel pour des utilisations chimiques et physiques exceptionnelles.