 Помните ли вы из школьного курса химии силы Ван-дер-Ваальса? Если нет, то я расскажу вам суть. Силы Ван-дер-Ваальса – это слабое взаимодействие между молекулами, которое вызвано тем, как их электроны смещаются на атомном уровне. Теперь, впервые за все время, эти силы были измерены между двумя атомами.
Силы Ван-дер-Ваальса вызваны флуктуацией электрических полей вокруг молекул и атомов. В результате этих флуктуаций может быть вызвано слабое притяжение или отторжение. На атомном уровне такое взаимодействие считается очень слабым – ионные и ковалентные связи гораздо сильнее. Тем не менее, в масштабе большого количества частиц взаимодействие Ван-дер-Ваальса может быть очень полезным. С его помощью ящерицы-гекконы могут карабкаться по стенам. А Kellie K Apparel выпускает бюстгальтеры, которые не требуют лямок, прекрасно справляясь с функцией поддержки. И все благодаря науке.
Но исследователям из Швейцарского института нанонауки и Университета Базеля хотелось измерить, каковы же эти силы между двумя отдельными атомами. Для того, чтобы воплотить это в реальность, ученые вживили атомы различных инертных газов, включая аргон, криптон и ксенон, в молекулярную решетку, сделанную из атомов меди. Команда исследователей называет пустоты в этой решетке «нано-мензурками из атомов меди, в которых удерживаются атомы инертных газов».
Затем, используя атомный силовой микроскоп, группа исследователей смогла измерить слабые, постоянно меняющиеся силы, которые существуют между атомами инертного газа в то время, как они расположены на различных дистанциях друг от друга. После чего ученые сравнили полученные экспериментальным путем измерения с результатами, которые были предсказаны теоретическими вычислениями. Команда исследователей обнаружила, что данные, в основном, совпадают. Хотя есть и несколько примеров, в которых силы между атомами ксенона оказались в два раза выше, чем ожидалось согласно теории. Швейцарские ученые считают, что такое несовпадение может являться результатом формирования слабых ковалентных связей, а вовсе не невероятно высоэнергетичными силами Ван-дер-Ваальса.
Статья, посвященная измерению сил Ван-дер-Ваальса между двумя атомами инертного газа, недавно была напечатана в журнале Nature Communications.
Эти силы – самые слабые, которые когда-либо удалось идентифицировать между двумя отдельными атомами. Группа ученых из Швейцарии считает, что результаты их работы могут быть использованы для того, чтобы лучше понять физические свойства атомов и их взаимодействие.
|
