Открыт новый способ управления вандерваальсовыми силами

«Расположенные близко атомы и молекулы вокруг нас постоянно взаимодействуют, притягивая и отталкивая друг друга, — говорит Зубин Джейкоб, руководитель лаборатории компьютерной инженерии в университете. — Такие взаимодействия в конечном счете допускают миллиард феноменов, например, „липкие лапы“ ящериц или фотосинтез».

Обычно взаимодействия происходят, когда атомы и молекулы находятся друг от друга на расстоянии от 1 до 10 нанометров, или 1/10 000 диаметра человеческого волоса. Тогда в дело вступают вандерваальсовы силы, которые действуют только на очень близком расстоянии, что крайне затрудняет управление ими. Именно поэтому, говорит Джейкоб, так сложно найти им практическое применение.

Воздействие сил Ван-дер-Ваальса приводит на короткий срок к образованию диполей. Диполи большого числа атомов и молекул иногда взаимодействуют друг с другом. Исследователи показали, что диполь-дипольные взаимодействия существенным образом меняются внутри так называемых двухмерных материалов, например, шестиугольного нитрида бора и черного фосфора, толщина которых составляет 1 атом. Также оказалось возможным добиться диполь-дипольного взаимодействия, когда атомы и молекулы находятся относительно далеко друг от друга, на расстоянии до 1 микрона, то есть в 100 раз дальше, чем обычно. Это открывает возможность практического применения данного феномена в оптике.

«Мы обнаружили, что благодаря аккуратной модификации материальных свойств можно значительно изменить силу и дистанцию этих взаимодействий. А также, что так называемые гиперболические материалы, в отличие от традиционных, допускают взаимодействия на большом расстоянии», — говорит главный автор работы Кристиан Кортес.

Эти взаимодействия на большом расстоянии позволяют создавать новые типы источников света, испускающих сверхизлучение. Другой интересной для науки задачей, которую можно решить с их помощью, является разработка квантовых симуляторов из сети связанных между собой излучателей, имитирующих кулоновские взаимодействия между электронами, пишет Phys.org.

Робота для неровных и отвесных поверхностей разработали ученые NASA. Применив технологию биомимикрии и вандерваальсовые силы, они создали роботизированного геккона. Он имеет клейкий слой, который не дает потерять контакт с гладкими поверхностями, и оснащен специальными захватами с микрошипами, которые могут изгибаться и скручиваться в зависимости от ситуации.