طبق نظر دانشمندان دانشگاه ویسکونسین ولوسیانا، دو لایه‌ی نازک مولکولی در یک سیال با تغییر محل خود می‌توانند روی جذب دی اکسید کربن تأثیرگذار باشند. این گروه تحقیقاتی با استفاده از مدل‌سازی کامپیوتری روی محلولی موسوم به BMIMF4 که کربن را به‌دام انداخته بود، این پدیده را کشف کردند.
اثر نوسانات لایه‌های مولکولی سطح سیال روی جذب کربن
طبق نظر دانشمندان دانشگاه ویسکونسین ولوسیانا، دو لایه‌ی نازک مولکولی در یک سیال با تغییر محل خود می‌توانند روی جذب دی اکسید کربن تأثیرگذار باشند. این گروه تحقیقاتی با استفاده از مدل‌سازی کامپیوتری روی محلولی موسوم به BMIMF4 که کربن را به‌دام انداخته بود، این پدیده را کشف کردند.
چرا این موضوع مهم است؟ سوختن سوخت‌های فسیلی سالانه مقادیر زیادی دی اکسید کربن به اتمسفر زمین اضافه می‌کند؛ بنابراین محققان و متولیان صنعت درصددند تا دی‌اکسید کربن در حال انتشار را بازیابی کرده تا از ورود آنها به اتمسفر جلوگیری شود. یک راه این است که گاز خروجی از یک سیال عبور داده شود تا تنها گاز دی‌اکسیدکربن درون سیال به‌دام بیفتد. در این پروژه به بررسی استفاده از نانوساختارهای BMIMF4 در این فرایند پرداخته می‌شود.
این ماده بسیار پایدار و غیرخورنده بوده و به‌صورت انتخابی، تنها دی‌اکسید کربن را به دام می‌اندازد. پژوهشگران یک محلول پایدار از BMIMF4 را به نام ۱-بوتیل ۳-متیل ایمیدازولیوم تترا فلوروبورات را تهیه کردند. این محلول یونی حاوی ذراتی دارای بار مثبت کربن، نیتروژن و هیدروژن است که BMIM خوانده می‌شود، همچنین ذرات دارای بار منفی بورون فلوراید موسوم به F4 است.
آنها قصد داشتند ببینند که این ذرات دارای بار منفی و مثبت چگونه در سطح محلول خودآرایی می‌کنند، برای این کار محققان از شبیه‌سازی استفاده کردند. شبیه‌سازی به آنها اجازه داد تا اطلاعات را در سطح مولکولی استخراج کنند.
اولین مشکل، ایجاد یک مدل مولکولی قابل پلاریزه بود که در آن ذرات باردار به حرکت درآیند. آنها مدل پیشنهادی خود را تست کرده، دریافتند که این مدل قادر است دانسیته‌ی صحیح مایع را فراهم کرده و اطلاعات آن با نتایج آزمایشگاهی همخوانی دارد.
این گروه تحقیقاتی به بررسی سطح مایع پرداختند و دریافتند که BMIMهای دارای بار مثبت، تشکیل یک لایه‌ی متراکم روی سطح مایع را داده‌اند. BMIM می‌چرخد به نحوی که چهار زنجیره‌ی کربنی آن به‌سوی دی‌اکسید کربن واردشده به محلول، می‌چرخند. در زیر این لایه، لایه‌ی متراکمی از F4 دارای بار منفی قرار دارد. این لایه چند دهم نانومتر ضخامت دارد، که در حین جذب دی‌اکسید کربن با لایه‌ی فوق، تغییر مکان می‌دهد. عملکرد این نانوساختارها، بر روی فرایندهایی نظیر جذب کربن تأثیرگذار است.
پس از موفقیت در شبیه‌سازی، پژوهشگران به بررسی شاخص‌هایی نظیر غلظت بالای دی اکسید کربن، فشارهای مختلف و سطوح متفاوت روی به‌دام افتاده‌ی کربن در محلول‌های شبیه به BMIMF4 پرداخته‌اند.
