Ученым удалось измерить самые слабые силы взаимодействия между отдельными атомами - «Наука и технологии»

Группа ученых из швейцарского Института нанотехнологий (Swiss Nanoscience Institute) и университета Базеля (University of Basel) провели эксперимент, в ходе которого ими впервые в истории были измерены значения сил Ван-дер-Ваальса, сил, возникающих при взаимодействии отдельных атомов. Согласно полученным результатам, величина этих сил изменялась пропорционально расстоянию между атомами, но в некоторых случаях величина этих сил в несколько раз превышала ожидаемые значения, полученные при помощи теоретических расчетов.

Силы Ван-дер-Ваальса (Van der Waals forces) возникают при сближении неполярных атомов или молекул. По сравнению с силами химических связей они очень слабы, тем не менее, они играют очень важную роль в окружающем нас мире. Эти силы являются силами, определяющими такие явления, как трение, прилипание, а наглядным примером практического использования сил Ван-дер-Ваальса является геккон, живое существо, способное с легкостью бегать по потолку и вертикальным поверхностям.

Силы Ван-дер-Ваальса возникают в результате одноименного взаимодействия, временного перераспределения электронов в атомах или молекулах при их сближении. Взаимодействие приводит к возникновению диполей, которые притягиваются друг к другу. Сила притяжения отдельных молекул или атомов очень мала, но когда вместе складываются миллионы и миллиарды взаимодействий, это приводит к возникновению силы, воздействие которой проявляется даже в макроскопическом масштабе.

Для измерения сил Ван-дер-Ваальса ученые использовали низкотемпературный атомно-силовой микроскоп, на наконечнике которого был закреплен единственный атом ксенона. Отдельные атомы аргона, криптона и ксенона были помещены в ловушку атомарной сети, сети атомов меди, которая при определенных условиях способна удерживать на своей поверхности атомы благородных газов. Эта сеть с удерживаемыми атомами газов была помещена в рабочую область атомно-силового микроскопа, движение наконечника которого позволило измерить слабые силы Ван-дер-Ваальса.