p Físicos do Swiss Nanoscience Institute e da University of Basel conseguiram medir as forças de van der Waals muito fracas entre átomos individuais pela primeira vez. Para fazer isso, eles fixaram átomos individuais de gases nobres dentro de uma rede molecular e determinaram as interações com um único átomo de xenônio que eles posicionaram na ponta de um microscópio de força atômica. Como esperado, as forças variaram de acordo com a distância entre os dois átomos; mas, em alguns casos, as forças eram várias vezes maiores do que as calculadas teoricamente. Essas descobertas são relatadas pela equipe internacional de pesquisadores em Nature Communications . p As forças de Van der Waals atuam entre átomos e moléculas apolares. Embora sejam muito fracos em comparação com ligações químicas, eles são extremamente significativos por natureza. Eles desempenham um papel importante em todos os processos relacionados à coesão, adesão, fricção ou condensação e são, por exemplo, essencial para as habilidades de escalada de uma lagartixa.

p As interações de Van der Waals surgem devido a uma redistribuição temporária de elétrons nos átomos e moléculas. Isso resulta na formação ocasional de dipolos, que por sua vez induz uma redistribuição de elétrons em moléculas vizinhas. Devido à formação de dipolos, as duas moléculas experimentam uma atração mútua, que é conhecida como interação de van der Waals. Isso existe apenas temporariamente, mas é reformado repetidamente. As forças individuais são as forças de ligação mais fracas que existem na natureza, mas somam-se para atingir magnitudes que podemos perceber muito claramente na escala macroscópica - como no exemplo da lagartixa.

p Fixado no nano-béquer

p Para medir as forças de van der Waals, cientistas em Basel usaram um microscópio de força atômica de baixa temperatura com um único átomo de xenônio na ponta. Eles então fixaram o argônio individual, átomos de criptônio e xenônio em uma rede molecular. Esta rede, que é auto-organizado sob certas condições experimentais, contém os chamados nano-béqueres de átomos de cobre, nos quais os átomos de gases nobres são mantidos no lugar como um ovo de pássaro. Somente com esta configuração experimental é possível medir as pequenas forças entre a ponta do microscópio e o átomo de gás nobre, como uma superfície de metal puro permitiria que os átomos de gases nobres deslizassem.

p Comparado com a teoria

p Os pesquisadores compararam as forças medidas com os valores calculados e os exibiram graficamente. Como esperado dos cálculos teóricos, as forças medidas diminuíram drasticamente à medida que a distância entre os átomos aumentava. Embora tenha havido um bom acordo entre as formas das curvas medidas e calculadas para todos os gases nobres analisados, as forças medidas absolutas foram maiores do que o esperado a partir dos cálculos de acordo com o modelo padrão. Acima de tudo para o xenônio, as forças medidas eram maiores do que os valores calculados por um fator de até dois.

p Os cientistas estão trabalhando com o pressuposto de que, mesmo nos gases nobres, transferência de carga ocorre e, portanto, ligações covalentes fracas são formadas ocasionalmente, o que explicaria os valores mais altos.

p A equipe internacional de cientistas da Suíça, Japão, Finlândia, A Suécia e a Alemanha usaram a configuração experimental acima para medir as menores forças já detectadas entre átomos individuais. Ao fazer isso, os pesquisadores demonstraram que ainda podem avançar em novos campos usando microscopia de força atômica, que foi desenvolvido há exatamente 30 anos.