Las interacciones de Van der Waals entre moléculas se encuentran entre las fuerzas más importantes de la biología, física, y química, ya que determinan las propiedades y el comportamiento físico de muchos materiales. Por mucho tiempo, se consideró que estas interacciones entre moléculas son siempre atractivas. Ahora, por primera vez, Mainak Sadhukhan y Alexandre Tkatchenko de la Unidad de Investigación en Física y Ciencia de Materiales de la Universidad de Luxemburgo encontraron que en muchas situaciones bastante comunes en la naturaleza, la fuerza de van der Waals entre dos moléculas se vuelve repulsiva. Esto podría conducir a un cambio de paradigma en las interacciones moleculares.

"Los libros de texto asumían hasta ahora que las fuerzas son únicamente atractivas. Para nosotros, la pregunta interesante es si también puedes hacerlos repulsivos, "Explica el profesor Tkatchenko." Hasta hace poco, no había evidencia en la literatura científica de que las fuerzas de van der Waals también pudieran ser repelentes ". los investigadores han demostrado en su artículo, publicado en la reconocida revista científica Cartas de revisión física , que las fuerzas son, De hecho, repulsivo cuando tienen lugar en confinamiento.

La omnipresente fuerza de van der Waals fue explicada por primera vez por el físico germano-estadounidense Fritz London en 1930. Usando la mecánica cuántica, demostró la naturaleza puramente atractiva de la fuerza de van der Waals para dos moléculas cualesquiera que interactúan en el espacio libre. "Sin embargo, en la naturaleza, las moléculas en la mayoría de los casos interactúan en espacios confinados, como las celdas, membranas nanotubos, etc. En esta situación particular, Las fuerzas de van der Waals se vuelven repulsivas a grandes distancias entre moléculas, "dice el profesor Tkatchenko.

Mainak Sadhukhan, el coautor del estudio, desarrollaron un novedoso método de mecánica cuántica que les permitió modelar las fuerzas de van der Waals en confinamiento. "Podríamos racionalizar muchos resultados experimentales anteriores que permanecieron sin explicación hasta ahora. Nuestra nueva teoría permite, por primera vez, para una interpretación de muchos fenómenos interesantes observados para moléculas en confinamiento, "Dice Mainak Sadhukhan.

El descubrimiento podría tener muchas implicaciones potenciales para el suministro de moléculas farmacéuticas en las células. desalinización y transporte de agua, y autoensamblaje de capas moleculares en dispositivos fotovoltaicos.

El grupo de investigación del profesor Tkatchenko está trabajando en métodos que modelan las propiedades de una amplia gama de interacciones intermoleculares. Solo en 2016, encontraron que la verdadera naturaleza de estas fuerzas de van der Wals difiere de la sabiduría convencional en química y biología, ya que deben tratarse como un acoplamiento entre ondas más que como una atracción mutua (o repulsión) entre partículas.