Кіріспе
Химиялық байланыстардан туындамайтын атомдар топтарының өзара әрекеттесуі. Молекулалық физика мен химияда ван дер Ваальс күші – атомдар мен молекулалар арасындағы қашықтыққа тәуелді өзара әрекеттесу. Иондық немесе ковалентті байланыстардан айырмашылығы, бұл тартылыстар химиялық электрондық байланыстан туындамайды; олар салыстырмалы түрде әлсіз, сондықтан бұзылуға бейім. Ван дер Ваальс күші өзара әрекеттесетін молекулалар арасындағы қашықтық артқан сайын тез жоғалады. Голландиялық физик Йоханнес Дидерик ван дер Ваальстың есімімен аталған ван дер Ваальс күші, супрамолекулалық химия, құрылымдық биология, полимер ғылымы, нанотехнология, беттік ғылым және конденсирленген заттар физикасы сияқты алуан түрлі салаларда маңызды рөл атқарады. Ол сондай-ақ органикалық қосылыстар мен молекулалық қатты денелердің көптеген қасиеттерінің, оның ішінде полярлық және полярлық емес ортада ерігіштігінің негізін құрайды. Егер басқа күш болмаса, атомдар бір-біріне жақындағанда тартымды емес, кері күшке айналатын атомдар арасындағы қашықтық ван дер Ваальс контактілік қашықтығы деп аталады; бұл құбылыс атомдардың электрондық бұлттары арасындағы өзара тебуден туындайды. Ван дер Ваальс күштері әдетте "мезгіл-мезгіл индукцияланған дипольдер" арасындағы Лондон дисперсиялық күштерінің, тұрақты дипольдер мен индукцияланған дипольдер арасындағы Дебье күштерінің және уақыт өте келе айналу бағыттары динамикалық түрде орташаланатын тұрақты молекулалық дипольдер арасындағы Кизом күштерінің комбинациясы ретінде сипатталады.
In molecular physics and chemistry, the van der Waals force is a distance dependent interaction between atoms or molecules. Unlike ionic or covalent bonds, these attractions do not result from a chemical electronic bond; they are comparatively weak and therefore more susceptible to disturbance. The van der Waals force quickly vanishes at longer distances between interacting molecules. Named after Dutch physicist Johannes Diderik van der Waals, the van der Waals force plays a fundamental role in fields as diverse as supramolecular chemistry, structural biology, polymer science, nanotechnology, surface science, and condensed matter physics. It also underlies many properties of organic compounds and molecular solids, including their solubility in polar and non polar media. If no other force is present, the distance between atoms at which the force becomes repulsive rather than attractive as the atoms approach one another is called the van der Waals contact distance; this phenomenon results from the mutual repulsion between the atoms' electron clouds. The van der Waals forces are usually described as a combination of the London dispersion forces between "instantaneously induced dipoles", Debye forces between permanent dipoles and induced dipoles, and the Keesom force between permanent molecular dipoles whose rotational orientations are dynamically averaged over time.
Лондон дисперсиялық күші
Лондон дисперсиялық күштері, неміс-американдық физик Фриц Лондонның есімімен аталып, тұрақты көпполюсті моменттері жоқ молекулалардағы кездейсоқ пайда болатын көпполюстер арасындағы өзара әрекеттесуден туындайтын әлсіз молекулааралық күштер. Органикалық молекулалардың ішінде және арасындағы көптеген жанасулар дисперсиялық тартылысқа үлкен үлес қосуы мүмкін, әсіресе гетероатомдардың болуы кезінде. Лондон дисперсиялық күштері "дисперсиялық күштер", "Лондон күштері" немесе "бірден туындаған диполь-индуцирленген диполь күштері" деп те белгілі. Лондон дисперсиялық күштерінің күші молекуланың поляризациялану қабілетіне пропорционалды, ал ол электрондардың жалпы санына және олардың таралу аймағына байланысты. Көмірсутектерде дисперсиялық үлес шағын, гетероатомдардың болуы олардың поляризациялану қабілетіне байланысты LD күштерінің күшеюіне әкеледі, мысалы, RI>RBr>RCl>RF ретімен. Еріткіштердің болмауы жағдайында, нашар поляризацияланатын көмірсутектер дисперсиялық күштердің әсерінен кристалдар түзеді; олардың сублимациялық жылуы дисперсиялық өзара әрекеттесу шамасын көрсетеді.
Гекон мен буынтұқымдылардың қолдануы
Тек бір саусағын ғана пайдаланып шыны бетке іліне алатын гекконың тік беттерге көтерілу қабілеті көптеген жылдар бойы негізінен осы беттер мен олардың аяқ жағындағы сета сияқты шашты жабатын шпательдер немесе микроскопиялық проекциялар арасындағы ван дер Ваальс күштеріне байланысты болды. 2008 жылы осы әсерді пайдаланатын құрғақ желімді жасауға тырысылды, ал 2011 жылы ұқсас негізде (яғни ван дер Ваальс күштеріне негізделген) жабысқақ таспа жасауға қол жеткізілді. 2011 жылы геконның аяқ іздеріндегі липидтердің болуымен және Velcro сияқты шаштармен байланысты әсер туралы мақала жарияланды. Кейінгі зерттеулер капиллярлық адгезияның да рөл атқара алатынын ұсынды, бірақ бұл гипотеза жаңағы зерттеулерде жоққа шығарылды. 2014 жылғы зерттеу көрсеткендей, гекконың тефлон және полидиметилсилоксанның тегіс беттеріне жабысуы негізінен электростатикалық өзара әрекеттесу арқылы (контактілік электрлендірудің нәтижесінде) анықталады, ван дер Ваальс немесе капиллярлық күштер емес. Бунақденелілердің ішінде кейбір бұрышкерлердің скандиломаларында немесе скандиломалық төсемдерінде ұқсас сеталар бар, бұл оларға шыны немесе фарфор сияқты өте тегіс беттерге көтерілуге немесе төңкеріліп ілуге мүмкіндік береді.