Rolf Öttking, Wichard J.D. Beenken

Organische ionische Flüssigkeiten sind neuartige Materialien mit erstaunlichen Eigenschaften. Von ihren elektrischen Eigenschaften anorganischen Salzschmelzen vergleichbar sind sie dennoch bei Raumtemperatur flüssig. Dabei haben sie aber einen so geringen Dampfdruck, dass sie auch im Ultrahochvakuum nicht verdampfen, was sie in diesem UHV Bereich als Schmiermittel qualifiziert.

Experimentelle Untersuchungen der elektronischen und vibronischen Eigenschaften des Oberfläche der ionische Flüssigkeiten [EMIM][Tf₂N] mittels XPS, UPS, MIES und HREELS im Fachgebiet Technische Physik I wurden mit Hilfe der Resultate quantenchemischer Rechnungen am MaPaCC interpretiert.

Die rechnerisch sehr aufwendige Strukturoptimierung ergab, dass die beiden Ionen [EMIM]⁺ und [Tf2N]^- höchstwahrscheinlich Dimere (Abb. 2) bilden. Die berechneten elektronischen Zustände (DFT-DOS) stimmen in ihrer energetischen Lage hervorragend mit dem experimentellen Werten überein (Abb. 1).

Zudem konnte festgestellt werden, dass der Zustand niedrigster Bindungsenergie (HOMO) auf dem [Tf2N]^- Anion lokalisiert ist (Abb. 3), während der erste auf dem [EMIM]⁺ Kation lokalisierte Zustand (Abb. 4) eine Bindungsenergie von ~8.8eV aufwies. Letzteres Ergebnis konnte nicht aus der Überlagerung der XPS-Spektren für die isolierten Komponenten gewonnen werden, sondern kam erst durch die Visualisierung der einzelnen Molekülorbitale zum Vorschein.

• S. Krischok, R. Öttking, W.J.D. Beenken, M. Himmerlich, P. Lorenz, O. Höfft, S. Bahr, V. Kempter, J.A. Schaefer, Z. Phys. Chem. 220 (2006) 1407
• S. Krischok, M. Eremtchenko, M. Himmerlich, P. Lorenz, J. Uhlig, A. Neumann, R. Öttking, W. J. D. Beenken, O. Höfft, S. Bahr, V. Kempter, J. A. Schaefer, J. Phys. Chem. B 111 (2007) 4801