CHARMM力场下BMIMPF6的分子动力学特性与应用

本文主要探讨了室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF6])的分子动力学特性。作者易浩杰和莫景文来自东南大学机械工程学院，他们通过构建基于CHARMM力场的模型，运用分子动力学方法对该离子液体进行了深入研究。CHARMM力场在此研究中起到了关键作用，因为它能够提供一个精确的理论框架来模拟[BMIM][PF6]分子间的相互作用。 研究发现，该模型下的BMIMPF6具有良好的实验证据支持，表现为摩尔体积、质量密度和体膨涨率等基本物理性质的预测与实验值吻合度较高，误差较小。在分子结构方面，阴阳离子之间的距离被测定为3.6Å，离子间的溶剂化壳效应明显，阳离子-阴离子对的前三个壳层分别出现在4.5Å、10.7Å和17.8Å处，这揭示了离子间的紧密结构。阳-阳离子和阴-阴离子的径向分布函数分别显示出第一峰在7.7Å和6.4Å、9.0Å的两个峰，这反映了离子间的相互作用强度和空间排布规律。 更重要的是，文章探讨了[BMIM][PF6]在室温条件下的动态行为，计算得到的扩散系数分别为7.61(μm²/s)和6.01(μm²/s)，这表明其离子在溶液中的运动受限，表现出较高的粘度，远低于常规水溶液。电导率方面，计算值为0.243 S/m²，这与实验测量值相符，显示了该离子液体在电导性能上的特性。 本研究通过分子动力学模拟，不仅提供了BMIMPF6的基础物理参数，还对其动态行为进行了深入剖析，这对于理解室温离子液体的微观行为和设计相关应用具有重要意义。这项工作对于推动离子液体材料的研究以及开发新型功能性液体有着重要的理论支撑作用。