این نیروها به نام واندروالس شناخته شده‌‌اند که همه جا در طبیعت وجود دارند و باور بر این بود که این نیروها نقش مهمی در تعیین ساختار، پایداری و عملکرد طیف گسترده‌‌ای از سیستم‌‌ها در حوزه‌‌های زیست شناسی، شیمی، فیزیک و علم مواد دارند.

به گفته‌‌ی Robert A. DiStasio استاد کالج هنر و علوم، به بیان ساده هر سیستم مولکولی و تمام مواد موجود در عالم این نیرو را تجربه می‌‌کنند. در واقع ما به این نتیجه رسیده‌‌ایم که تأثیر این نیروها بسیار گسترده است و شامل فعل و انفعالات دارو-پروتئین، پایداری ساختار DNA و حتی خاصیت چسبندگی پاهای مارمولک می‌‌شود. در مقایسه با پیوند کووالانسی (که با اشتراک جفت الکترون بین اتم‌‌ها شکل می‌‌گیرد) نیروهای وندروالس نسبتاً ضعیف هستند و ناشی از فعل و انفعالات الکترواستاتیک آنی میان ابرهای الکترونی در حال نوسان هستند که ذرات میکروسکوپی را احاطه می‌کنند. با این وجود این نیروها در اصل مکانیک کوانتوم هستند و تا به امروز چالش قابل توجهی در هر دو زمینه‌‌ی تئوری و عملی بوده‌‌اند.

در مقاله‌‌ای در ژورنال Science که در تاریخ 11 مارس چاپ شد، DiStasio و همکارش Alexandre Tkatchenko از دانشگاه Luxembourg توضیح جدیدی در مورد نیروهای واندروالس میان ذرات در مقیاس نانو ارائه داده‌‌اند. به طور کلی دو مکتب فکری در مورد این نیروها وجود دارد. توضیح غالب در مورد برهم‌‌کنش‌‌های وندروالس میان اغلب شیمیدان‌ها و زیست‌‌شناسان تصویری از دو دو قطبی الکتریکی القایی مانند دو قطب S و N یک آهنربا، بیان‌‌کننده‌‌ی توزیع نابرابر بارهای مثبت و منفی است. اما تصویر مورد قبول بسیاری از فیزیکدانان بر این مبناست که نوسانات خلأ موجی باعث ایجاد برهم‌‌کنش‌‌های واندروالس میان اشیای ماکروسکوپی بزرگتر می‌‌شود.

DiStasio و Tkatchenko در تحقیقات خود نشان دادند که این نیروهای بنیادی میان نانوساختارها باید از طریق برهم‌‌کنش‌های الکترواستاتیک میان نوسانات چگالی بار موجی به جای دو قطبی‌‌های القایی ذره‌‌ای توصیف شوند. آنها معتقدند تحقیقاتشان می‌‌تواند به پر کردن شکاف میان دو سیستم مورد قبول کمک کند و سبب شود دانشمندان درک و کنترل بهتری روی برهم‌‌کنش‌های میان ذرات در ابعاد نانو داشته باشند.  در این باره Tkatchenko توضیح می‌‌دهد: «کار ما نشان دادن این موضوع است که سیستم‌‌های بسیار متنوع‌‌تری از جمله سیستم‌‌های نانوساختاری وجود دارند که باید در آنها به نیروی واندروالس به صورت برهم‌‌کنش‌‌های میان امواج (و نه ذرات) نگاه کرد.»

از نظر Paul McEuen استاد علوم فیزیکی و مدیر موسسه‌‌ی علوم نانوی Kavli این تحقیقات گام اول و مهم در مسیری پیچیده است. وی توضیح می‌‌دهد: «به نظر این موضوع جالب نیست اما در واقع بسیار با اهمیت است و حل آن به زمان زیادی نیاز دارد.» او تصمیم دارد در آینده‌‌ی نزدیک تحقیقاتی را با همکاری DiStasio در این زمینه انجام دهد. طبق توضیحات DiStasio با انجام این کار تحقیقاتی یک چهارچوب مفهومی یا زبان مشترک میان زیست‌‌شناسان، شیمیدان‌‌ها، فیزیکدانان و دانشمندان علم مواد برای توصیف نیروهای وندروالس در مقیاس نانو به وجود می‌‌آید. همچنین یک چهارچوب محاسباتی برای پیش‌‌بینی تأثیر این برهم‌‌کنش‌‌ها بر خواص فیزیکی و شیمیایی ماده فراهم می‌‌شود.

منبع:

DEEPSTUFF.ORG

نور: موجی یا ذره‌ای؟

نانوشیمی - ۱

نانوشیمی - ۲

منابع مفید:

بازخوانی ارتعاشات نانو

پیوند

پیوند شیمیایی جدید

شیمی کوانتمی - ۱

شیمی کوانتمی - ۲

نانوتکنولوژی بخش اول

نانوتکنولوژی - بخش دوم

پیوند کووالانسی - ویکی پدیا