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科學家首次成功測量單個原子之間非常微弱的范德華力。范德華力是非極性原子和分子之間的物理作用力,在內聚力、黏合力、摩擦力等物理作用中起重要作用,對其研究意義重大。

據《每日科學》報道,瑞士、日本、芬蘭、瑞典和德國科學家組成的國際研究小組,利用瑞士納米科學研究所和巴塞爾大學的實驗裝置,測量了這種單個原子之間迄今所能探測到的最小作用力。研究結果發表於《自然通訊》雜誌上。

科學家以惰性氣體氙氣原子為對像進行測量。大部份情況下,所測得的范德華力大小符合理論計算值,隨著兩個原子間的距離變化而變化。但在某些情況下,范德華力的實測值較大,甚至是理論計算值的好幾倍。

科學家製作一個銅原子的「納米燒杯」,像盛裝鳥蛋一樣容納單個氬、氪和氙惰性氣體的原子;同時在巴塞爾大學低溫原子顯微鏡下製成可安放單個氙原子的尖端;然後測量尖端上的氙原子和納米銅燒杯中惰性氣體原子間的距離變化。依照目前的理論,范德華力越大,原子間的距離越遠。

納米燒杯實際是個在特定實驗條件下能進行自組織的結構。科學家認為,這樣的實驗裝置能測量惰性氣體原子之間的微小力量。科學家對比了實測結果與理論計算值的差別,認為理論計算非常符合實際測量。對於出現的特殊情況,科學家相信可用電荷發生轉移而偶爾形成弱共價鍵進行解釋。◇