近日，物理与材料工程学院沙茂林教授与美国斯坦福大学Michael D. Fayer教授团队合作，在离子液体动力学领域取得重要进展。相关研究成果以《Dynamics and Structure of Room Temperature Ionic Liquids: Ultrafast IR Experiments and MD Simulations of the Ion Cage Model》为题，发表于国际化学领域顶级学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society，简称JACS，自然指数期刊，中国科学院大类一区Top期刊）。沙茂林教授担任通讯作者，合肥师范学院为合作完成单位。值得一提的是，沙茂林教授曾以访问学者身份赴美国斯坦福大学研修深造，师从Michael D. Fayer教授开展超快光谱与分子动力学方向的合作研究；本研究正是其依托斯坦福访学经历、与Fayer教授团队长期合作的又一重要成果。

该研究以三种同阳离子、不同阴离子的离子液体为对象，结合超快红外、二维红外、脉冲场梯度核磁共振与分子动力学模拟，发现离子液体中每个离子都被异号离子构成的"离子笼"包围，笼逃逸才是驱动扩散与弛豫的真正机制：笼逃逸时间与扩散常数、取向随机化时间和体相黏度均呈线性关联，基于笼逃逸的模拟准确重现了全部实验观测量。经典流体动力学理论在此失效——实测扩散大于 Stokes-Einstein 预测值，取向弛豫快3～30倍，离子液体中的扩散实为笼逃逸驱动的"结构扩散"；中性分子依靠特异性氢键而非库仑力稳定，扩散显著快于阴离子探针。该工作首次在实验层面验证了动态离子笼模型，为设计高离子传导、低黏度的新型电解质提供了理论依据。沙茂林教授长期从事室温离子液体物理化学与计算模拟研究，本次工作是其动态离子笼模型从分子模拟走向实验检验的进一步完善。

该研究成果体现了我校在离子液体微观动力学方向的前沿探索，进一步深化了与美国斯坦福大学等国际一流高校的科研合作，为学院的学科建设和科研创新提供了有力支撑。

论文链接：https://pubs.acs.org/jacsat/article-abstract/148/42/45551/5452268/Dynamics-and-Structure-of-Room-Temperature-Ionic?redirectedFrom=fulltext