離子液體材料在電極材料、潤(rùn)滑摩擦、環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。然而缺乏在原子尺寸上理解離子液體分子與二氧化硅材料的相互作用。

本研究基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法，研究離子液體小分子[P₁₁₁₁][BOB]與二氧化硅表面的相互作用。計(jì)算研究表面陽(yáng)離子[P₁₁₁₁]⁺與陰離子[BOB]^-與氫鈍化的二氧化硅相互作用存在明顯的差異。

此外它們與二氧化硅表面的相互作用為物理吸附。陰離子[BOB]^-的氧原子極其容易與氫鈍化的二氧化硅的表面氫原子形成弱的氫鍵。

通過(guò)旋轉(zhuǎn)離子液體小分子構(gòu)建不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)型得到單個(gè)氫鍵的結(jié)合能約為0.30到0.45eV。另外計(jì)算也發(fā)現(xiàn)，在水分子浸潤(rùn)條件下，水分子能夠形成表面膜，使得離子液體分子能夠靈活的與水分子的氧原子形成氫鍵。

研究人員也發(fā)現(xiàn)采用最新的強(qiáng)約束-適當(dāng)規(guī)范（strongly constrined and appropriately normed,SCAN）泛函能夠更精確的捕獲該體系的結(jié)構(gòu)信息。總之該研究揭示了氫鍵在表面吸附過(guò)程的重要作用，為離子液體在摩擦領(lǐng)域的物理機(jī)理應(yīng)用研究了一定的理論指導(dǎo)。