Всем известны жидкие электролиты: именно они проводят электрический ток в самых обычных батарейках. Однако вместе с ними существуют еще и твердые электролиты: научное сообщество до сих пор спорит о том, как в них происходит перенос ионов. Тем не менее некоторые органические соли замещенного аммония обладают достаточно высокой ионной проводимостью в твердом состоянии.

Сотрудники НГУ и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН сделали шаг к пониманию процесса ионного переноса. Результаты исследования опубликованы в журнале Structural Chemistry.

С помощью монокристальной и порошковой дифракции, ИК-спектроскопии и расчетных методов удалось показать, что структура катиона тетрабутилламмония в органических солях может легко деформироваться, то есть подвергаться конформационным изменениям. Для этого авторы проанализировали массив кристаллографических данных по соединениям, в которых есть катионы тетра-н-бутиламмония.

Исходное предположение и то, что у нас получилось, говорит о следующем: катионы тетра-н-бутиламмония имеют «хвосты», которые формируют кристаллический каркас соли. У них есть правильное равновесное состояние, но оно очевидно не стыкуется с проводимостью. Анализ геометрии катионов тетра-н-бутиламмония в подобных структурах показал, что «хвосты» раскручиваются таким образом, что их структура превращается из тетраэдра практически в квадрат, — рассказывает заведующий лабораторией физико-химических основ фармацевтических материалов Факультета естественных наук НГУ, заместитель директора ИХТТМ СО РАН по научной работе Денис Рычков.

Исследователи предполагают, что проводимость твердых электролитов на основе четвертичных солей аммония обусловлена анионами, которые имеют меньший размер и заполняют свободное пространство между крупными «хвостатыми» катионами.