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伦敦分散部队

1930
  • Fritz London
演示惰性气体中伦敦色散力的实验室实验。.

(图片仅供参考)

伦敦色散力(LDF)是最弱的一种力。 范德瓦耳斯 这种力源于原子和分子电子云中的量子力学涨落。这些涨落会产生瞬时的偶极子,这些偶极子会在相邻原子中感应出相应的偶极子,从而产生净吸引力。两个原子之间距离为r时的相互作用势能V近似为V = -frac{C_6}{r^6}[/latex]。

伦敦色散力是一种普遍存在的吸引力,存在于所有原子和分子之间,甚至包括不存在其他分子间作用力的非极性分子。它的起源完全是量子力学的。根据量子理论,原子周围的电子分布并非静态的,而是随时间波动。在任何时刻,电子云都可能发生瞬时畸变,从而产生瞬态电场。 偶极子这种瞬时偶极子会产生一个电场,该电场会使相邻原子的电子云极化,从而在其内部感应出一个同步偶极子。这两个相关的瞬时偶极子之间的相互作用会导致一种微弱而短暂的吸引力。

伦敦色散力的强度取决于分子的极化率——即其电子云发生形变的难易程度。较大的原子拥有更多的电子,尤其是远离原子核的外层电子,极化率更高,因此受到更强的色散力作用。这解释了为什么稀有气体和非极性烃的沸点会随着分子尺寸的增大而升高。尽管单个伦敦色散力较弱,但其累积效应却可能非常显著,在分子结构中起着至关重要的作用。 凝聚态物质蛋白质折叠和宏观物体的粘附。

UNESCO Nomenclature: 2202
- 原子和分子物理学

类型

物理法

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 薛定谔 方程与量子力学的发展
  • 电磁学和极化的经典理论
  • 海特勒-伦敦共价键理论,引入了量子交换相互作用
  • Earlier 范德瓦耳斯 concepts that lacked a mechanism for nonpolar attraction

应用程序

  • explaining the liquefaction of noble gases like helium and argon
  • 壁虎足和干粘合剂的粘附机制
  • cohesion and physical properties of nonpolar polymers like 聚乙烯
  • 药理学中的药物受体结合,特别是在疏水口袋中
  • 胶体悬浮液的稳定性

专利:

NA

潜在创新理念

  • 嵌入微胶囊的自修复聚合物,在断裂时释放单体,并通过分散力结合在一起
  • 受壁虎启发,用于机器人和制造业的可重复使用粘合剂
  • 基于纳米粒子的药物输送系统,通过特定的表面相互作用靶向细胞
  • 含有添加剂的先进润滑剂,可优化低摩擦表面的分散力
  • 基于定制表面极化率的挥发性有机化合物捕获过滤器
  • 基于LDF的可调层粘附性的3D打印材料
  • 通过测量表面能量的变化来检测分子的传感器
  • 具有疏水口袋的合成酶,旨在通过 LDF 结合底物
  • 隔热材料,最大程度减少界面间的热传递
  • self-assembling nanomaterials that form complex structures guided by dispersion forces
相关概念:伦敦色散力、诱导偶极子、量子力学、极化率、分子间作用力、范德华力、非极性分子、电子关联、粘附力、稀有气体。

历史背景

伦敦分散部队

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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