Van der Waals interaktioner mellan molekyler är bland de viktigaste krafterna i biologin, fysik, och kemi, eftersom de bestämmer egenskaper och fysiskt beteende för många material. Under en lång tid, man ansåg att dessa interaktioner mellan molekyler alltid är attraktiva. Nu, för första gången, Mainak Sadhukhan och Alexandre Tkatchenko från Physics and Materials Science Research Unit vid universitetet i Luxemburg fann att i många ganska vanliga situationer i naturen blir van der Waals-kraften mellan två molekyler frånstötande. Detta kan leda till ett paradigmskifte i molekylära interaktioner.

"Läroböckerna har hittills antagit att krafterna enbart är attraktiva. För oss, den intressanta frågan är om du också kan göra dem motbjudande, "Prof Tkatchenko förklarar." Tills nyligen har det fanns inga bevis i den vetenskapliga litteraturen att van der Waals styrkor också kunde stöta bort. "Nu, forskarna har visat i sitt papper, publicerad i den berömda vetenskapliga tidskriften Fysiska granskningsbrev , att krafterna är, faktiskt, frånstötande när de äger rum i fängelse.

Den allestädes närvarande van der Waals-kraften förklarades först av den tysk-amerikanske fysikern Fritz London 1930. Med hjälp av kvantmekanik, han bevisade van der Waals -kraftens rent attraktiva karaktär för alla två molekyler som interagerar i fritt utrymme. "Dock, i naturen samverkar molekyler i de flesta fall i trånga utrymmen, såsom celler, membran, nanorör, etc. I är denna speciella situation, van der Waals krafter blir frånstötande på stora avstånd mellan molekyler, säger prof Tkatchenko.

Mainak Sadhukhan, medförfattare till studien, utvecklat en ny kvantmekanisk metod som gjorde det möjligt för dem att modellera van der Waals styrkor i fängelse. "Vi kunde rationalisera många tidigare experimentella resultat som förblev oförklarliga tills nu. Vår nya teori tillåter, för första gången, för en tolkning av många intressanta fenomen som observerats för molekyler under inneslutning, "Säger Mainak Sadhukhan.

Upptäckten kan ha många potentiella konsekvenser för leverans av farmaceutiska molekyler i celler, avsaltning och transport av vatten, och självmontering av molekylära skikt i fotovoltaiska enheter.

Prof Tkatchenkos forskargrupp arbetar med metoder som modellerar egenskaperna hos ett brett spektrum av intermolekylära interaktioner. Först 2016, de fann att de van der Wals -krafternas sanna natur skiljer sig från konventionell visdom inom kemi och biologi, eftersom de måste behandlas som koppling mellan vågor snarare än som ömsesidig attraktion (eller avstötning) mellan partiklar.