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ロンドン分散部隊

1930
  • Fritz London
Laboratory experiment demonstrating London dispersion force in noble gases.

(画像はイメージです)

ロンドン分散力(LDF)は最も弱いタイプの ファンデルワールス 原子や分子の電子雲における量子力学的ゆらぎから生じる力。これらのゆらぎは、一時的で瞬間的な双極子を生成し、それが隣接する原子に対応する双極子を誘起し、結果として正味の引力が生じる。距離[latex]r[/latex]にある2つの原子間の相互作用ポテンシャルエネルギー[latex]V[/latex]は、おおよそ[​​latex]V = -frac{C_6}{r^6}[/latex]である。

ロンドン分散力は、他の分子間力が存在しない非極性分子も含め、すべての原子と分子間に存在する普遍的な引力です。その起源は純粋に量子力学的なものです。量子論によれば、原子の周囲の電子分布は静的ではなく、時間とともに変動します。どの瞬間においても、電子雲は一時的に歪み、一時的な電気的分布を生み出す可能性があります。 双極子この瞬間的な双極子は電場を生成し、隣接する原子の電子雲を分極させ、その原子内に同期した双極子を誘起する。これら二つの相関した一時的な双極子間の相互作用により、弱く短命な引力が生じる。

LDFの強さは分子の分極率、つまり電子雲がどれだけ容易に歪むかに依存します。電子の数が多い大きな原子、特に原子核から遠い外殻にある電子は分極率が高く、そのため分散力が強くなります。これが、希ガスや非極性炭化水素の沸点が分子サイズとともに上昇する理由です。ロンドン力は個々には弱いものの、累積効果は大きく、構造において重要な役割を果たします。 凝縮物質タンパク質の折り畳み、および巨視的な物体の接着。

UNESCO Nomenclature: 2202
原子・分子物理学

タイプ

物理法則

混乱

革命的

使用法

広く普及している

前駆物質

  • Schrödinger 方程式と量子力学の発展
  • 電磁気学と分極の古典理論
  • 量子交換相互作用を導入したハイトラー・ロンドンの共有結合理論
  • Earlier ファンデルワールス concepts that lacked a mechanism for nonpolar attraction

アプリケーション

  • explaining the liquefaction of noble gases like helium and argon
  • ヤモリの足の接着メカニズムと乾燥接着剤
  • cohesion and physical properties of nonpolar polymers like ポリエチレン
  • 薬理学における薬物受容体結合、特に疎水性ポケットにおける結合
  • コロイド懸濁液の安定性

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • self-healing polymers with embedded microcapsules that release monomers upon fracture, held together by dispersion forces
  • gecko-inspired reusable adhesives for robotics and manufacturing
  • nanoparticle-based drug delivery systems that target cells via specific surface interactions
  • advanced lubricants with additives that optimize dispersion forces for low-friction surfaces
  • filters for capturing volatile organic compounds based on tailored surface polarizability
  • 3d printing materials with tunable layer adhesion based on LDF
  • sensors that detect molecules by measuring shifts in surface energy
  • synthetic enzymes with hydrophobic pockets designed to bind substrates via LDF
  • materials for thermal insulation that minimize heat transfer across interfaces
  • self-assembling nanomaterials that form complex structures guided by dispersion forces
関連概念:ロンドン分散力、誘起双極子、量子力学、分極率、分子間力、ファンデルワールス力、非極性分子、電子相関、接着力、希ガス。

歴史的背景

ロンドン分散部隊

1927
1930
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1932
1933
1927
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1930
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1932
1936-01-01

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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