Модель подавления проводимости в твердотельных фазах органического ионного пластичного кристалла [P12][TFSI]
Кушнир Д.С.
1, Хамзин А.А.
11Институт физики, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия

Email: d.kushnir02@ya.ru, airat.khamzin1976@gmail.com
Поступила в редакцию: 1 июня 2026 г.
В окончательной редакции: 20 июля 2026 г.
Принята к печати: 21 июля 2026 г.
Выставление онлайн: 16 октября 2026 г.
Понимание механизмов, лежащих в основе ионной проводимости, имеет решающее значение для разработки следующего поколения батарей и суперконденсаторов. Органические ионные пластичные кристаллы являются многообещающей альтернативой традиционным жидким электролитам в твердотельных батареях, однако, несмотря на быструю локальную ионную диффузию, в их твердых фазах наблюдается относительно низкая проводимость постоянного тока, природа подавления которой остается предметом дискуссий. Для объяснения этого явления предложена обобщенная модель многократного захвата, учитывающая одновременное присутствие пространственного и энергетического беспорядка транспортной сети. В рамках разработанной модели получено аналитическое выражение для частотной зависимости комплексной проводимости σ*(ω), которое количественно согласуется со спектрами проводимости в твердых фазах I и II кристалла [P12][TFSI], измеренными методом широкополосной диэлектрической спектроскопии в широком диапазоне частот и температур. Параметры полученного выражения допускают ясное физическое толкование, а опора модели на достаточно общие положения теории аномального транспорта делает ее применимой к широкому классу ионных пластичных кристаллов. Ключевые слова: пластичные кристаллы, ионная проводимость, обобщенная модель многократного захвата носителей заряда.
- D.R. MacFarlane, M. Forsyth, P.C. Howlett, M. Kar, S. Passerini, J.M. Pringle, H. Ohno, M. Watanabe, F. Yan, W. Zheng, S. Zhang, J. Zhang. Nat. Rev. Mater. 1, 2, 15005 (2016). DOI: 10.1038/natrevmats.2015.5
- M.L. Thomas, K. Hatakeyama-Sato, S. Nanbu, M. Yoshizawa-Fujita. Energy Adv. 2, 6, 748 (2023). DOI: 10.1039/D3YA00078H
- A. Basile, M. Hilder, F. Makhlooghiazad, C. Pozo-Gonzalo, D.R. MacFarlane, P.C. Howlett, M. Forsyth. Adv. Energy Mater. 8, 17, 1703491 (2018). DOI: 10.1002/aenm.201703491
- F. Makhlooghiazad, D. Gunzelmann, M. Hilder, D.R. MacFarlane, M. Armand, P.C. Howlett, M. Forsyth. Adv. Energy Mater. 7, 2, 1601272 (2017). DOI: 10.1002/aenm.201601272
- Y. Zhou, X. Wang, H. Zhu, M. Armand, M. Forsyth, G.W. Greene, J.M. Pringle, P.C. Howlett. Energy Storage Mater. 15, 407 (2018). DOI: 10.1016/j.ensm.2018.07.017
- H. Zhu, U.A. Rana, V. Ranganathan, L.A. O'Dell, D.R. MacFarlane, M. Forsyth. J. Mater. Chem. A 2, 3, 681 (2014). DOI: 10.1039/C3TA13344C
- H. Zhu, D.R. MacFarlane, J.M. Pringle, M. Forsyth. Trends Chem. 1, 1, 126 (2019). DOI: 10.1016/j.trechm.2019.01.002
- K.K. Sonigara, Z. Shao, J. Prasad, H.K. Machhi, G. Cui, S. Pang, S.S. Soni. Adv. Funct. Mater. 30, 36, 2001460 (2020). DOI: 10.1002/adfm.202001460
- D. Hwang, D.Y. Kim, S.M. Jo, V. Armel, D.R. MacFarlane, D. Kim, S.-Y. Jang. Sci. Rep. 3, 3520 (2013). DOI: 10.1038/srep03520
- J.M. Pringle. Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 5, 1339 (2013). DOI: 10.1039/C2CP43267F
- J.M. Pringle, P.C. Howlett, D.R. MacFarlane, M. Forsyth. J. Mater. Chem. 20, 11, 2056 (2010). DOI: 10.1039/B920406G
- H. Ueda, N. Saito, A. Nakanishi, H. Zhu, R. Kerr, F. Mizuno, P.C. Howlett, M. Forsyth. Mater. Today Phys. 43, 101395 (2024). DOI: 10.1016/j.mtphys.2024.101395
- D.R. MacFarlane, J. Huang, M. Forsyth. Nature 402, 792 (1999). DOI: 10.1038/45514
- M. Forsyth, T. Chimdi, A. Seeber, D. Gunzelmann, P.C. Howlett. J. Mater. Chem. A 2, 11, 3993 (2014). DOI: 10.1039/C3TA15153K
- F. Chen, S.W. De Leeuw, M. Forsyth. J. Phys. Chem. Lett. 4, 23, 4085 (2013). DOI: 10.1021/jz402222j
- A.J. Seeber, M. Forsyth, C.M. Forsyth, S.A. Forsyth, G. Annat, D.R. MacFarlane. Phys. Chem. Chem. Phys. 5, 12, 2692 (2003). DOI: 10.1039/B212743A
- J. Adebahr, M. Grimsley, N.M. Rocher, D.R. MacFarlane, M. Forsyth. Solid State Ionics 178, 35-36, 1798 (2008). DOI: 10.1016/j.ssi.2007.12.017
- H. Park, C.B. Park, B.J. Sung. Bull. Korean Chem. Soc. 44, 9, 736 (2023). DOI: 10.1002/bkcs.12715
- J. Huang, A. Hill, M. Forsyth, D.R. MacFarlane, A.F. Hollenkamp. Solid State Ionics 177, 26-32, 2569 (2006). DOI: 10.1016/j.ssi.2006.01.041
- M.D. Ahmed, M.L. Martins, M. Abdullah, H. Singh, A. Zheng, S. Greenbaum, A.P. Sokolov, I. Popov. Energy Mater. 5, 7, 500079 (2025). DOI: 10.20517/energymater.2024.209
- I. Popov, K. Biernacka, H. Zhu, F. Nti, L. Porcarelli, X. Wang, A. Khamzin, C. Gainaru, M. Forsyth, A.P. Sokolov. J. Phys. Chem. C 124, 33, 17889 (2020). DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c03297
- I. Popov, H. Zhu, A. Khamzin, C. Zanelotti, L. Madsen, M. Forsyth, A.P. Sokolov. J. Phys. Chem. C 127, 32, 15918 (2023). DOI: 10.1021/acs.jpcc.3c03590
- A.A. Khamzin, D.S. Kushnir, A.S. Nikitin. J. Phys. Chem. C 128, 28, 11952 (2024). DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c03263
- F.W. Schmidlin. Solid State Commun. 22, 7, 451 (1977). DOI: 10.1016/0038- 1098(77)90123-5
- J. Noolandi. Phys. Rev. B 16, 10, 4466 (1977). DOI: 10.1103/PhysRevB.16.4466
- D. Monroe, M.A. Kastner. Philos. Mag. B 47, 5, 605 (1983). DOI: 10.1080/01418638308228266
- I.M. Sokolov, M.G.W. Schmidt, F. Sagues. Phys. Rev. E 73, 3, 031102 (2006). DOI: 10.1103/PhysRevE.73.031102
- H. Scher, E.W. Montroll. Phys. Rev. B 12, 6, 2455 (1975). DOI: 10.1103/PhysRevB.12.2455
- D.L. Sidebottom. Rev. Mod. Phys. 81, 3, 999 (2009). DOI: 10.1103/RevModPhys.81.999
- A.K. Jonscher. Nature 267, 5613, 673 (1977). DOI: 10.1038/267673a0
- D.P. Almond, A.R. West, R.J. Grant. Solid State Commun. 44, 8, 1277 (1982). DOI: 10.1016/0038-1098(82)91103-6
- A.A. Khamzin, D.S. Kushnir, A.S. Nikitin. J. Phys. Chem. B 130, 1, 311 (2026). DOI: 10.1021/acs.jpcb.5c03899
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.