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重合イオン液体を含む薄膜の静電容量 | 日本語AI翻訳でPubMed論文検索 | WHITE CROSS 歯科医師向け情報サイト

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Sci Adv.2020 Jun;6(26):eaba7952. aba7952. doi: 10.1126/sciadv.aba7952.Epub 2020-06-26.

重合イオン液体を含む薄膜の静電容量

Capacitance of thin films containing polymerized ionic liquids.

  • Rajeev Kumar
  • Jyoti P Mahalik
  • Kevin S Silmore
  • Zaneta Wojnarowska
  • Andrew Erwin
  • John F Ankner
  • Alexei P Sokolov
  • Bobby G Sumpter
  • Vera Bocharova
PMID: 32637617 PMCID: PMC7319767. DOI: 10.1126/sciadv.aba7952.

抄録

電極-ポリマー界面は、静電容量、ポリマーが経験する電場、電荷輸送などの薄膜の特性の多くを決定する。しかし、電極近傍での荷電ポリマーの構造とダイナミクスは、特に溶融物に代表される高濃度限界においては、まだ十分に理解されていない。電極-ポリマー界面の電場誘起変態の理解を深めるために、イミダゾリウム系重合イオン液体(PolyIL)の帯電界面を、広帯域誘電分光法,スペキュラー中性子反射率,レイリーの散逸関数形式論に基づくシミュレーションの組み合わせを用いて研究した。その結果、印加電圧に対する吸着ポリマー層の応答に起因する静電容量のキャメル型依存性を得ることができた。本研究は、次世代エネルギー貯蔵・ハーベスティングデバイスの設計に不可欠な電極-ポリマー界面の構造・特性に影響を与える分子量の効果について、さらに多くの知見を提供するものである。

Electrode-polymer interfaces dictate many of the properties of thin films such as capacitance, the electric field experienced by polymers, and charge transport. However, structure and dynamics of charged polymers near electrodes remain poorly understood, especially in the high concentration limit representative of the melts. To develop an understanding of electric field-induced transformations of electrode-polymer interfaces, we have studied electrified interfaces of an imidazolium-based polymerized ionic liquid (PolyIL) using combinations of broadband dielectric spectroscopy, specular neutron reflectivity, and simulations based on the Rayleigh's dissipation function formalism. Overall, we obtained the camel-shaped dependence of the capacitance on applied voltage, which originated from the responses of an adsorbed polymer layer to applied voltages. This work provides additional insights related to the effects of molecular weight in affecting structure and properties of electrode-polymer interfaces, which are essential for designing next-generation energy storage and harvesting devices.

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