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Coarse-Grained Simulations of Columnar Ionic Liquid Crystals: Comparison with Experiments

  • We simulate a homologous series of guanidinium-based columnar ionic liquid crystals (ILCs) using coarse-grained molecular dynamics (MD) simulations with the Martini force field. We systematically vary the length of alkyl side chains, ILC-n (n = 8, 12, 16), and compare our results with previous experimental findings. Experimentally, ILC-8 exhibits a narrow mesophase window and weak columnar order, while ILC-12 and ILC-16 display a broad mesophase window and high columnar order. The MD simulations show that ILC-8 forms a percolated structure, whereas the longer chain analogues self-assemble into columns, with columnar assembly becoming more prominent as the side chain length increases, in qualitative agreement with the experiments. Furthermore, the intercolumnar distance increases monotonically with increasing side chain length and decreases with increasing temperature. Finally, we find that the diffusion coefficient and ionic conductivity decrease substantially with increasing chainWe simulate a homologous series of guanidinium-based columnar ionic liquid crystals (ILCs) using coarse-grained molecular dynamics (MD) simulations with the Martini force field. We systematically vary the length of alkyl side chains, ILC-n (n = 8, 12, 16), and compare our results with previous experimental findings. Experimentally, ILC-8 exhibits a narrow mesophase window and weak columnar order, while ILC-12 and ILC-16 display a broad mesophase window and high columnar order. The MD simulations show that ILC-8 forms a percolated structure, whereas the longer chain analogues self-assemble into columns, with columnar assembly becoming more prominent as the side chain length increases, in qualitative agreement with the experiments. Furthermore, the intercolumnar distance increases monotonically with increasing side chain length and decreases with increasing temperature. Finally, we find that the diffusion coefficient and ionic conductivity decrease substantially with increasing chain length, consistent with experimental observations. We attribute this decrease in mobility to the formation of hexagonally ordered columns, which restrict transport more than percolated networks.zeige mehrzeige weniger

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  • kolmangadi-et-al-2024-coarse-grained-simulations.pdf
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Autor*innen:Mohamed A. Kolmangadi, Y. M. Wani, Andreas Schönhals, A. Nikoubashman
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):The Journal of Chemical Physics B
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Verlag:ACS
Erste Seite:1
Letzte Seite:8
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Ionic liquid crystals
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1021/acs.jpcb.4c03041
ISSN:1520-6106
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:22.08.2024
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:26.08.2024
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