Van der Waals und Casimir

[Jogi]

Hallo Leute.

Vor ein paar Jahren kam ich schon mal auf die Idee, daß van der Waals- und Casimir-Kräfte miteinander zu tun haben könnten.

In diesem pdf (http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/documents/1231) (auf Seite 5) wird van der Waals als Spezialfall der Casimirkräfte interpretiert.
Könnt ihr dieser Auffassung folgen?


Gruß Jogi

[Timm]

Hallo Jogi,

welche meßbaren Effekte in Zusammenhang mit Vakuumfluktuationen als Erklärungsmodell gibt es eigentlich sonst noch, außer dem Casimir-Effekt? Wenn ich an interessante Effekte denke, findet dieser sich weit oben. Der Link ist sehr interessant, habe ihn aber nur kurz überflogen. Uli wird das fachlich sehr viel besser beurteilen können.

Zu Casimir und van der Waals schreibt Claus Kiefer in "Der Quantenkosmos", S.1267/127:


Was die Gravitation angeht, so erfüllt die Casimir-Energie wie jede Masse das Äquivalenzprinzip; das haben dtaillierte Rechnungen des US-amerikanischen Physikers Stephen Fulling und seiner Mitarbeiter im Jahr 2007 ergeben. Die Casimir-Energie "fällt" also in einem Schwerefeld so schnell wie jede andere Masse.

Die Anziehung der beiden Platten weist eine erstaunliche Analogie mit einer anderen Kraft auf, die zwischen ungeladenen Molekülen herrscht: der van der Waals-Kraft. ... Deren Ursprung läßt sich in den aufgrund der Quantentheorie unvermeidbaren Fluktuationen der Elektronenverteilung in den Molekülen finden. Es ist diese Kraft, die es beispielsweise dem Gecko, einer exotischen Eidechse, ermöglicht, über Zimmerdecken zu huschen, ohne nach unten zu fallen. Zwischen neutralen Leitern ist die Casimir-Kraft bis hinunter zu etwa 10 Nanometer die domonierende Kraft, darunter wird dann die van der Waals-Kraft stärker.


Hier ist also lediglich von einer erstaunlichen Analogie dieser beiden Kräfte die Rede. Während meines Studiums waren es fluktuierende Dipolmemente "the binding between the molecules in van der Waals structures represents a combination of factors such as dipole-dipole and dipole-polarisation interactions ...", (Physical Chemistry, v. Walter J. Moore, 1962) , die in Summe zu einer anziehenden Kraft, eben der van der Waals-Kraft führen. Aber ich spekuliere wie Du seit Jahren, daß es mehr als nur eine Analogie sein könnte. Warum sollten elektrisch neutrale Moleküle sich nicht wie Mini-Casimir Platten verhalten? Zumindest sollte man einen additiven Effekt erwägen,

Gruß, Timm

[Jogi]

...na, das Thema scheint ja ein echter Hit zu sein.:o


Danke Timm, daß wenigstens du dir die Mühe gemacht hast, zu antworten.


Warum sollten elektrisch neutrale Moleküle sich nicht wie Mini-Casimir Platten verhalten?
Tun sie wahrscheinlich sogar.
Aber Casimir wird da wohl von anderen Effekten überlagert.
Van der Waals tritt jedoch erst bei sehr geringen Abständen deutlich hervor, da passen dann kaum noch andere Schwingungsmoden dazwischen.
Die VdW-WW scheint auch eine andere Qualität zu haben, denn bei überschreiten der 10nm-Distanz fällt die Kraft plötzlich mit 1/r^7, anstatt mit 1/r^6.
Lässt das den Schluss zu, dass bei dieser Distanz etwas "abreisst"?


Gruß Jogi

[Timm]

...na, das Thema scheint ja ein echter Hit zu sein.:o

Dabei ist einer Studie zufolge virtuelles Gähnen nicht ansteckend.


Danke Timm, daß wenigstens du dir die Mühe gemacht hast, zu antworten.


Hi Jogi,

aber gerne, außerdem interessiert mich das Thema.

ein geeigneter Kandidat zur Untersuchung molekularer Casimir-Kräfte könnte Graphen sein.

http://www.graphene.nat.uni-erlangen.de/graphen.htm

Einzelne Graphenlagen dürften die einzigen makroskopisch handhabbaren Moleküle sein, die planar und elektrisch leitfähig sind. Aber die experimentelle Herausforderung ist sicherlich gewaltig.

Gruß, Timm

[JoAx]

Hallo,


ein geeigneter Kandidat zur Untersuchung molekularer Casimir-Kräfte könnte Graphen sein.


ich meine irgendwann irgendwo gelesen zu haben, dass die genauesten Messungen zu Casimir-Kraft mit Kugelchen (die Grösse kenne ich nicht mehr) gemacht worden. Die haben den Vorteil, dass sie nicht exakt parallel ausgerichtet sein müssen, wie es bei Platten der Fall sein muss. Nachteil - die effektive Fläche ist kleiner.


Gruss, Johann

[Timm]

Hallo,



ich meine irgendwann irgendwo gelesen zu haben, dass die genauesten Messungen zu Casimir-Kraft mit Kugelchen (die Grösse kenne ich nicht mehr) gemacht worden. Die haben den Vorteil, dass sie nicht exakt parallel ausgerichtet sein müssen, wie es bei Platten der Fall sein muss. Nachteil - die effektive Fläche ist kleiner.


Gruss, Johann

Hallo Johann,

stimmt, genauer zwischen Kugel und Platte. Eine recht anschauliche Darstellung findet sich hier, bei moderne Experimente, S.39ff :

http://www.google.com/search?q=messung+der+Casimir+kraft&rls=com.microsoft:*:IE-SearchBox&ie=UTF-8&oe=UTF-8&sourceid=ie7&rlz=1I7DADE_de

Gruß, Timm

[Jogi]

Hi.



Einzelne Graphenlagen dürften die einzigen makroskopisch handhabbaren Moleküle sein, die planar und elektrisch leitfähig sind.
Graphen ist in der Tat eine hochinteressante Sache.
Ich bin da auch vor längerer Zeit schon mal darüber gestolpert, im Zusammenhang mit dem Absorptionsverhalten, aus dem man direkt die FSK ablesen kann.
Das ist aber ein anderes Thema, da mach ich bei Gelegenheit mal einen Thread dazu auf.

Hier geht es mir eher darum, ob ihr eine Vorstellung davon habt, wie die Schwingungsmoden der Elektronen andere Moden aus dem Zwischenraum verdrängen, sobald die kritische Distanz unterschritten wird.


Gruß Jogi

[Timm]

Hier geht es mir eher darum, ob ihr eine Vorstellung davon habt, wie die Schwingungsmoden der Elektronen andere Moden aus dem Zwischenraum verdrängen, sobald die kritische Distanz unterschritten wird.
Gruß Jogi

Das klingt interessant, Jogi, aber davon verstehe ich zu wenig, um mitreden zu können.

Gruß, Timm