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科學家首次使用納米杯測量原子間作用力

構成細胞膜的分子之間存在范德華力。(維基百科)

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【大紀元2016年05月16日訊】(大紀元記者張秉開編譯報導)科學家首次成功測量單個原子之間的非常微弱范德華力(van der Waals’ force)。

據每日科學(sciencedaily)5月16日報導,瑞士、日本、芬蘭、瑞典和德國科學家組成國際研究小組,利用瑞士納米科學研究所和巴塞爾大學的實驗裝置,測量單個原子之間的一種迄今所能探測的最小作用力。

該研究發表於最新一期《自然通訊》(NATURE COMMUNICATIONS)。 范德華力為非極性原子和分子之間的一種物理力作用,在內聚力、粘合力、摩擦力等物理作用中起重要作用,是一種意義重大的物理力。

科學家以惰性氣體(或稱「稀有氣體」(noble gas))氙氣為例,測量原子間的范德華力。大部分情況下,所測的范德華力大小符合理論計算值,這些力的大小隨著兩個原子間的距離變化而變化。但在某些情況下,力的實測值較大,是理論計算值的幾倍。

范德華力是分子之間存在的力量。(維基百科)
范德華力是分子之間存在的力量。(維基百科)

納米燒杯固定原子

報導說,科學家為了測量范德華力,製作一個銅原子納米燒杯,像盛裝鳥蛋一樣容納單個氬、氪和氙惰性氣體的原子;並在巴塞爾大學使用低溫原子力顯微鏡,鏡下製造一個可以安放單個氙原子的尖端;最後,科學家測量尖端上的氙原子和納米銅燒杯中的惰性氣體原子間的距離變化。

依照目前的范德華力理論,此作用力越大,原子間的距離越大。因此,科學家可以根據原子間的距離推測范德華力的大小變化。

銅原子納米燒杯實際是一個在特定實驗條件下能進行自組織的結構。科學家認為,只有這樣的實驗裝置,才可以測量惰氣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,發現理論計算非常符合實際測量。對於出現的實測力大於理論值的情況,科學家認為電荷發生轉移而偶爾形成弱共價鍵可以解釋其原因。

責任編輯:蘇漾

 

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2016-05-16 12:34 PM
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