Home arrow บทความฟิสิกส์ arrow แรงแวนเดอวาลส์
Home    Contacts



แรงแวนเดอวาลส์ PDF พิมพ์

    แรงแวนเดอวาลส์ (van der Waals force) เป็นแรงยึดเหนี่ยวที่อ่อนมากและเป็นแรงที่มีอิทธิพลเป็นอย่างมากต่อสสารที่มีความเล็กในระดับนาโนเมตร แรงแวนเดอวาลส์เกิดขึ้นจากการเหนี่ยวนำไดโพล (induced dipole) โดยอิเล็กตรอนในสารไม่มีขั้วที่มีการเคลื่อนไหวตลอดเวลาทำให้ในบางเวลาอิเล็กตรอนไหลไปรวมกันในบริเวณหนึ่งมากกว่าอีกบริเวณหนึ่งซึ่งเหนียวนำให้เกิดขั้วบวกขั้วลบแบบชั่วคราวขึ้นมา ซึ่งไดโพลชั่วคราวที่เกิดขึ้นนี้ก็สามารถไปเหนี่ยวนำโมเลกุลที่อยู่ใกล้กันให้เข้ามาติดกัน ไดโพลชั่วคราวนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา แต่ผลรวมนี้ก็ก่อให้เกิดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลไม่มีขั้วขึ้นมา

    อย่างไรก็ตามแรงแวนเดอวาลส์เป็นแรงยึดที่อ่อนมากและเกิดขึ้นเฉพาะโมเลกุลที่ติดกันเท่านั้น ดังนั้นค่าของแรงแวนเดอวาลส์จึงขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างโมเลกุลซึ่งมีผลมาจากรูปร่างและขนาดของโมเลกุลนั่นเอง
คำอธิบายเกี่ยวกับการเกิดแรงแวนเดอวาลส์คงต้องอาศัยทฤษฎีเกี่ยวกับฟิสิกส์ควอนตัมมาอธิบายว่าอะตอมทุกชนิดมีอิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่อยู่ตลอด ในหลายระดับวงโคจร มีตำแหน่งที่ไม่แน่นอน (dispersion) อยู่ทุกขณะ ซึ่งลักษณะดังกล่าวจะทำให้เกิดไดโพลโมเมนต์ (dipole moment) แบบชั่วคราวขึ้นมาได้ จึงสามารถเหนี่ยวนำอะตอมใกล้เคียงให้เกิดไดโพลโมเมนต์ได้ และดึงดูดกันได้ในที่สุด
การศึกษาทางด้านนาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับแรงแวนเดอวาลส์มีมากมาย ยกตัวอย่างเช่น

ภาพประกอบ

กลุ่มก้อนโมเลกุลบัคมินสเตอร์ฟูลเลอรีน (Buckminsterfullerene) หรือบัคกี้บอลที่เชื่อมติดกันด้วยแรงแวนเดอวาลส์

ภาพประกอบ


    การใช้ท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังเดี่ยว (single-wall carbon nanotubes) เป็นชิ้นส่วนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เชิงโมเลกุล (molecular electronics) โดยเมื่อท่อนาโนคาร์บอนสองท่อถูกดึงให้แตะกันโดยการอาศัยแรงแวนเดอวาลส์จะทำให้สวิตซ์เปิด (เอกสารอ้างอิง: Science (2000) 289: 94)

บทความโดย
ดร. ณัฐพันธุ์ ศุภกา
ฝ่ายถ่ายทอดเทคโนโลยีและวิชาการ
ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ

 
< ก่อนหน้า   ถัดไป >
สถิติผู้เยี่ยมชม: 36824928
ขณะนี้มี 1 บุคคลทั่วไป ออนไลน์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!