Άτομο Ξένου(Xe) στην άκρη ενός χαμηλής θερμοκρασίας μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (Πηγή: University of Basel)
Σύμφωνα με τους φυσικούς, οι δυνάμεις van der Waals είναι μεταξύ των πιο αδύναμων, αλλά και πιο αποφασιστικών αλληλεπιδράσεων που διέπουν τις διαδικασίες συμπύκνωσης και συσσωμάτωσης καθώς και της συμπεριφοράς φάσης της ατομικής και μοριακής ύλης.
Οι δυνάμεις αυτές προκύπτουν από την προσωρινή ανακατανομή των ηλεκτρονίων στα άτομα και μόρια. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τον περιστασιακό σχηματισμό διπόλων, τα οποία με τη σειρά τους επάγουν μία ανακατανομή των ηλεκτρονίων σε στενά γειτονικά μόρια. Λόγω του σχηματισμού των διπόλων, τα δύο μόρια βιώνουν μια αμοιβαία έλξη, η οποία αναφέρεται ως αλληλεπίδραση van der Waals. Αυτό υπάρχει μόνο προσωρινά, αλλά συμβαίνει κατ’επανάληψη.
Οι επιμέρους δυνάμεις van der Waals είναι οι πιο αδύναμες δυνάμεις δέσμευσης που υπάρχουν στη φύση, αλλά προσθετικά φτάνουν σε μεγέθη που μπορούμε να τις αντιληφθούμε ξεκάθαρα σε μακροσκοπική κλίμακα.
Για τη μέτρηση των δυνάμεων van der Waals, μια ομάδα φυσικών με επικεφαλής τα University of Basel και Aalto University, χρησιμοποίησαν ένα χαμηλής θερμοκρασίας μικροσκόπιο ατομικής δύναμης με μόνο ένα άτομο Ξένου(Xe) στην άκρη.
Οι επιστήμονες στη συνέχεια σταθεροποιήσαν άτομο Αργού(Ar), Κρυπτού(Kr) και Ξένου(Xe) στο μοριακό δίκτυο. Το δίκτυο αυτό, το οποίο είναι αυτοοργανωμένο υπό ορισμένες πειραματικές συνθήκες, περιέχει άτομα χαλκού στα οποία τα άτομα ευγενή αερίου διατηρούνται στη θέση τους. Μόνο με αυτό το πειραματικό στήσιμο ήταν δυνατό να μετρηθούν οι μικροσκοπικές δυνάμεις μεταξύ της άκρης του μικροσκοπίου και του ατόμου ευγενούς αερίου, καθώς μια καθαρά μεταλλική επιφάνεια θα επέτρεπε στα άτομα ευγενούς αερίου να γλιστράνε στον χώρο.
«Μετρήσαμε τις αλληλεπιδράσεις van der Waals που αντιπροσωπεύονται από τα ζεύγη ατόμων ευγενούς αερίου Ar-Xe, Kr-Xe και Xe-Xe με το Xe στην άκρη ενός μικροσκοπίου ατομικών δυνάμεων σε χαμηλή θερμοκρασία. Τα μεμονωμένα άτομα ευγενούς αερίου είχαν τοποθετηθεί σε θέσεις κόμβους σε ένα δισδιάστατο πλαίσιο με μεταλλική-οργανική επιφάνεια», είπαν οι φυσικοί.
Βρήκαν ότι το μέγεθος της αλληλεπίδρασης των δυνάμεων van der Waals έχει σχέση με το μέγεθος του ατόμου ευγενούς αερίου, συνεπώς είναι κατά σειρά Xe – Xe > Kr – Xe > Ar- Xe.
