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要瞭解原子結構的評定的範 Der Waals Force 幫助

Published on January 28, 2011 at 5:50 AM

評定在原子和表面之間的吸引力與史無前例的精確度,亞利桑那大學物理學家導致了可能精煉對原子結構的我們的瞭解和改進納米技術的數據。 這個發現在日記帳實際覆核信函被發布了。

範 der Waals 強制為化學、生物和物理是根本的。 然而,他們是在最弱的已知的化工交往中,因此他們臭名遠揚地是難學習。 此強制是很弱的在日常生活中注意是難。 但是请探討微型設備和納諾機器人世界,并且您將感覺強制 - 到處。

研究生文森特 Lonij (),物理亞歷克斯 Cronin,研究助理 Holmgren 和本科生凱瑟琳 Klauss 副教授將執行在用於的房間的維護通過濾柵放光原子評定更好幫助物理學家瞭解原子結構的微小的強制。

「如果您使您的要素足够小,此有篷貨車der Waals 潛在最終開始成為統治交往」,一名研究生說文森特 Lonij,作為他的博士論文一部分,導致這個研究的 UA 物理系的。

「如果您使微小,納諾機器人的微小的齒輪,例如,一起那些齒輪棍子和慢慢停止。 我們要更好知道此強制如何運作」。

要學習有篷貨車der Waals 強制, Lonij 和他的工友願 Holmgren,凱茜 Klauss 和物理亞歷克斯 Cronin 副教授設計了可能評定唯一原子和表面之間的交往的一個複雜的實驗設置。 物理學家利用量子力學,闡明,原子可以被學習并且描述作為微粒和作為通知。

「我們通過濾柵射擊原子射線,有點兒像微小等級尖樁籬柵」, Lonij 解釋了。 「當原子穿過濾柵,他們與刺耳棒的表面配合,并且我們可以評定該交往」。

當原子穿過在濾柵的裂縫,有篷貨車der Waals 強制吸引他們對分隔裂縫的棒。 根據嚴格交往,它如何更改原子的彈道,像光柱彎曲,當它穿過水或棱鏡時。

穿過這個裂縫的中間名的通知執行那麼相對地未保留。 另一方面,如果原子通知通過由裂縫的邊緣關閉,它與表面配合并且跳過前面位, 「在階段外面」,物理學家說。

「在原子穿過濾柵後,我們檢測多少通知是在階段外面,告訴我們多麼嚴格有篷貨車der Waals 潛在是原子與表面配合」。

神奇,雖然它似乎,不用有篷貨車der Waals 強制,生活请是不可能的。 例如,它幫助組成我們的身體摺疊到複雜結構使他們流傳他們非常專業的工作的蛋白質。

不同於磁引力,影響運載電流的仅金屬或問題,有篷貨車der Waals 強制做任何東西堅持任何東西,假設二非常是接近彼此。 由於強制是很弱的,其活動不在 - 精密地是這個原因的縮放比例原子之外排列為什麼沒有這樣強制的證據在我們的現實社會的,并且我們為什麼留下它给物理學家例如 Lonij 解開其秘密。

最初,求知慾驅動他, Lonij 說。 當他開始了他的項目,他不知道它將導致評定在原子之間的強制一個新的方式,并且可能更改的表面方式物理學家考慮原子。

并且與微笑,他補充說, 「我認為它將適合學習此強制,因為我來自荷蘭; van der Waals 先生荷蘭語,也是」。

除證明之外,心電子造成有篷貨車der Waals 潛在, Lonij 和他的組做另一個重要發現。

物理學家環球誰學習這個原子的結構力爭使他們測試他們的關於的基準原子如何的原理運作并且配合。 「我們的原子表面潛在的評定可能擔當這樣基準」, Lonij 解釋了。 「我們可以現在測試原子學說用一個新的方式」。

學習交互選擇的原子如何是困難的,因為他們不是完全微小的球。 反而,他們是什麼物理學家稱許多身體系統。 「原子包括全部的束其他微粒,電子,中子,氫核,等等」, Lonij 說。

整體上即使這個原子不拿著淨電荷,移動其內部的不同的荷電粒子是什麼首先創建有篷貨車der Waals 強制。

「什麼發生是電子,拿著所有這個負電荷,并且氫核,拿著所有正電荷,總是不在原處。 因此您能有非常快速地動搖負責的微小的小的區別。 如果您放置接近表面的充電,您導致圖像充電。 用一個高度簡化的方式,您可能說這個原子被吸引對其自己的反映」。

对物理學家,更喜歡事情整潔和乾淨和溫順與鋒利的數學,這樣系統,組成由迅速移動在彼此附近的許多更小的顆粒,是難迫使採取。 要添加到複雜化,多數表面不是乾淨的。 正如 Lonij 所說, 「比較這樣一個壞的系統與原理是大挑戰,但是我們推測方式無論如何執行它」。

「此種工作大批評總是, 『很好,您評定此原子表面潛在,但是您不知道什麼表面看起來您不如此知道什麼您確實評定。』」

要消滅此問題, Lonij 的小組使用原子的不同的類型并且查看中的每一個如何與同一表面配合。

「我們的技術產生您潛在比例直接地,无需認識在二個原子之一的潛在」,他說。 「當我開始了五年前,在評定的這些類型的不確定性是 20%。 我們帶來它舍去到百分之二」。

這個最重大的發現是原子的內在電子,圍繞這個中堅力量旋轉在近距離比原子的外面電子,影響這個原子與表面配合的方式。

「我們顯示這些心電子造成原子表面潛在」, Lonij 說, 「哪些在原理上直到現在只知道。 這是心電子影響原子表面潛在的第一實驗演示」。

「但是什麼或許是更加重要的」,他補充說, 「是您能也轉過來它。 我們現在知道心電子影響原子表面潛在。 我們也知道這些心電子是難計算在原子學說上。 因此我們可以使用原子表面潛在的評定使這個原理更好: 原子的原理」。

來源: http://www.arizona.edu/

Last Update: 26. January 2012 14:04

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