Molecular dynamics (MD) simulation of the green ionic liquid [C₄mim][PF₆] mixed with polar benzonitrile (BNZ) solvent provides detailed insights into their structural and dynamic properties, essential for electrochemistry and materials science applications. The simulations we carried out at varying mole fractions (X_BZN) reveal the mixtures’ physical, structural, and dynamic properties, with radial, spatial, and combined distribution functions, highlighting the effective interaction through H-bonding involved. The simulation indicates that BZN stacks on the cation butyl tail, providing a significant explanation for the unique experimental observations (following). Adding BZN causes the mixture’s liquid dynamics to increase linearly at low X_BZN and exponentially at high X_BZN, with a notable singular transition at 0.5X_BZN. Comprehensive efforts were made to verify and support experimental sum frequency generation (SFG) spectroscopy by simulating the surface structure of the mixtures. Consequently, the simulated BZN stacking structure explains (1) the absence of the C≡N vibrational mode in the SFG spectrum for X_BZN < 0.8, and (2) the gradual diminishing of the CH₃ SFG signal, which disappears as X_BZN approaches 0.5. Finally, this research removes a persistent ambiguity, proving that only the molecular moieties on the surface generate the SFG vibrational signal, while those in the subsurface do not.

绿色离子液体 [C₄mim][PF₆] 与极性苯甲腈 （BNZ） 溶剂混合的分子动力学 （MD） 模拟提供了对其结构和动态特性的详细见解，这对于电化学和材料科学应用至关重要。我们在不同的摩尔分数 （X_BZN） 下进行的模拟揭示了混合物的物理、结构和动态特性，具有径向、空间和组合分布函数，突出了通过所涉及的 H 键进行的有效相互作用。模拟表明 BZN 堆积在阳离子丁基尾部，为独特的实验观察结果提供了重要的解释（如下）。添加 BZN 会导致混合物的液体动力学在低 X_BZN 时呈线性增加，在高 X_BZN 时呈指数增加，在 0.5X_BZN 处出现明显的奇异转变。通过模拟混合物的表面结构，我们做出了全面的努力来验证和支持实验和频产生 （SFG） 光谱。因此，模拟的 BZN 堆叠结构解释了 （1） X_BZN < 0.8 的 SFG 频谱中没有 C≡N 振动模式，以及 （2） CH₃ SFG 信号逐渐减弱，当 X_BZN 接近 0.5 时消失。最后，这项研究消除了一个持续的歧义，证明只有表面的分子部分会产生 SFG 振动信号，而地下的分子部分则不会。