Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Chemie

Fachgebiet: Physikalische Chemie

Betreuer: Prof. Dr. Joachim Wagner



MSc. Kira Arndt
(e-mail: kira.arndt@uni-rostock.de )

Untersuchungen langsamer dynamischer Prozesse in unterkühlten ionischen Flüssigkeiten mittels dielektrischer Spektroskopie

In der vorliegenden Arbeit wird die Temperaturabhängigkeit langsamer dynamischer Prozesse in unterkühlten ionischen Flüssigkeiten untersucht. Hierbei wird neben der Größe des Kations imidazolium-basierter ionischer Flüssigkeiten die Größe des Anions sowie die Bindungsstärke intermolekularer Wasserstoffbrücken mittels partieller Deuterierung variiert. Die Raten struktureller Relaxationsprozesse folgen je nach Länge der n-Alkylsubstituenten einem Arrhenius- bzw. Vogel-Fulcher-Tammann-Verhalten. Neben den Aktivierungsenergien der Prozesse wird die Linienform der komplexen dielektrischen Spektren untersucht. Zur Durchführung der Experimente wurde eine Tieftemperaturmesszelle aufgebaut, die mit hoher Temperaturstabilität die Aufnahme dielektrischer Spektren von 10^-2 Hz - 10^7 Hz erlaubt. Als komplementäre makroskopische Größe wird die Viskosität über einen großen Temperaturbereich bestimmt.

In the present work, the temperature dependence of slow dynamic processes in undercooled ionic liquids is investigated. In addition to the cation size of imidazolium-based ionic liquids, the anion size as well as intermolecular interactions are varied. Intermolecular interactions are tuned by partial deuteration affecting the strength of hydrogen bonds. In dependence on the length of n-alkyl substituents, the relaxation rates obey either an Arrhenius or Vogel-Fulcher-Tammann law. Other than the activation energy of relaxation processes, the line shape of dielectric spectra is analysed. An experimental setup with a cryogenic cell and high temperature stability capable to determine dielectric spectra in a frequency range from 10^-2 Hz to 10^7 Hz has been constructed. As a complementary macroscopic quantity the viscosity has been measured over a wide temperature range.