«До сих пор в учебниках предполагалось, что эти силы исключительно притягательны. Для нас интересен вопрос, можно ли сделать их и отталкивающими», — объясняет профессор Ткаченко. «До недавнего времени в научной литературе не было доказательств того, что силы Ван-дер-Ваальса также могут отталкивать». Теперь исследователи показали в своей статье, опубликованной в научном журнале Physical Review Letters, что эти силы на самом деле являются отталкивающими, когда они происходят в условиях заключения.
Вездесущая сила Ван-дер-Ваальса впервые была объяснена немецко-американским физиком Фрицем Лондоном в 1930 году. Используя квантовую механику, он доказал чисто притягивающую природу силы Ван-дер-Ваальса для любых двух молекул, взаимодействующих в свободном пространстве. «Однако в природе молекулы в большинстве случаев взаимодействуют в замкнутых пространствах, таких как клетки, мембраны, нанотрубки и т. Д. В этой конкретной ситуации силы Ван-дер-Ваальса становятся отталкивающими на больших расстояниях между молекулами», — говорит профессор Ткаченко.Майнак Садхухан, соавтор исследования, разработал новый квантово-механический метод, который позволил им смоделировать силы Ван-дер-Ваальса в ограничении. «Мы смогли рационализировать многие предыдущие экспериментальные результаты, которые до сих пор оставались необъясненными.
Наша новая теория впервые позволяет интерпретировать многие интересные явления, наблюдаемые для молекул в условиях ограничения», — говорит Майнак Садхухан.Это открытие может иметь множество потенциальных последствий для доставки фармацевтических молекул в клетки, опреснения и транспортировки воды, а также самосборки молекулярных слоев в фотоэлектрических устройствах.Исследовательская группа профессора Ткаченко работает над методами, моделирующими свойства широкого спектра межмолекулярных взаимодействий.
Только в 2016 году они обнаружили, что истинная природа этих сил Ван-дер-Вальса отличается от общепринятого мнения в химии и биологии, поскольку их следует рассматривать как связь между волнами, а не как взаимное притяжение (или отталкивание) между частицами.