
Швейцарские
физики из Университета Базеля впервые
измерили силы Ван-дер-Ваальса в
индивидуальных атомах инертных газов.
Сделать это удалось за счет использования
особых «атомных гнезд», которые были
построены на основе меди и специальных
органических веществ. Статья ученых
опубликована в журнале Nature Communications.
Эксперимент
проводился следующим образом. На подложку
в атомно-силовом микроскопе авторы
наносили органическое вещество, которое
образует шестигранную сеть, с закрепленными
в узлах атомами меди. Они контактировали
друг с другом и формировали
треугольник-гнездо, в которое мог сесть
атом инертного газа. В атомно-силовом
микроскопе есть игла-кантилевер, на
кончике которой также закреплялся атом
инертного газа. Затем, двигая иглой,
ученые измеряли силу взаимодействия
иглы с поверхностью. 
Из
этого взаимодействия и рассчитывалась
сила взаимодействия двух атомов инертных
газов — того, что был на подложке и того,
что был на игле. Поскольку инертные
газы не имеют ни свободных валентностей,
ни зарядов, все взаимодействие между
ними сводится к силам Ван-дер-Ваальса.
В эксперименте ученые использовали
пары аргон-ксенон, криптон-ксенон и
ксенон-ксенон. 
К
удивлению ученых оказалось, что
теоретическое моделирование сильно
занижало энергию связи между атомами.
В реальном эксперименте атомы инертных
газов притягивались гораздо сильнее,
чем в теории, иногда — вдвое. По мнению
авторов, это может быть связано с эффектом
адсорбции на подложке — она может
вызывать перераспределение зарядов в
атоме инертного газа, что, потенциально,
способно увеличить силу взаимодействия
Ван-дер-Ваальса и приблизить его к
ковалентному. 
Силы
Ван-дер-Ваальса являются самыми слабыми
из всех химических связей. Тем не менее,
они имеют большое значение, так как
образуются между любыми атомами и не
требуют наличия у них зарядов или
свободных валентностей. Силами
Ван-дер-Ваальса, например, объясняется
твердость пластика. В полиэтилене
индивидуальные атомы притягиваются
друг к другу только за счет очень слабых
ван-дер-ваальсовых взаимодействий, зато
их число настолько велико, что суммарно
способно превратить вещество в твердое
тело. Молекулы полимера напоминают при
этом что-то вроде застежки-молнии,
которую держат сотни слабых звеньев. 
Александр Ершов
.
