Una molécula de van der Waals es un complejo débilmente unido de átomos o moléculas que se mantienen cohesionados mediante atracciones intermoleculares, tales como las fuerzas de van der Waals o los enlaces de hidrógeno. Este concepto surgió a principios de la década de 1970, cuando se comenzaron a observar clústeres moleculares estables de manera regular a través de la espectroscopia de microondas en haces moleculares.
Ejemplos de Moléculas de Van der Waals
Existen diversos ejemplos de complejos bien estudiados, entre los cuales destacan:
- Ar2 (Argón dímero)
- H2-Ar (Hidrógeno-Argón)
- H2O-Ar (Agua-Argón)
- Benceno-Ar (Benceno-Argón)
- (H2O)2 (Dímero de agua)
- (HF)2 (Dímero de fluoruro de hidrógeno)
Otros ejemplos notables incluyen la molécula diatómica más grande, el He2 (Helio dímero), y el complejo LiHe. Un caso particularmente interesante es el complejo He-HCN, el cual ha sido estudiado exhaustivamente debido a sus movimientos de gran amplitud y la aplicabilidad de la aproximación adiabática para separar sus movimientos angulares y radiales.
Espectroscopia de Haces Supersónicos
En los haces moleculares (específicamente los supersónicos), las temperaturas son extremadamente bajas, generalmente inferiores a 5 K. A estas temperaturas, las moléculas de van der Waals son estables y pueden ser investigadas mediante microondas, espectroscopia de infrarrojos lejanos y otros métodos espectroscópicos.
Asimismo, en gases de equilibrio frío, se forman moléculas de van der Waals, aunque en concentraciones pequeñas y dependientes de la temperatura. Las transiciones rotacionales y vibracionales de estas moléculas han sido observadas principalmente mediante espectroscopia UV e IR.
Análisis de Movimientos y Fuerzas Intermoleculares
Debido a que las moléculas de van der Waals suelen ser muy no rígidas y presentan múltiples versiones separadas por barreras de energía bajas, se pueden observar desdoblamientos de niveles relativamente grandes en sus barreras de tunelización en el infrarrojo lejano.
En esta región espectral, es posible resolver numerosas vibraciones intermoleculares, rotaciones y movimientos de tunelización de estas entidades débilmente interactuantes. El estudio espectroscópico de Vibración-Rotación-Tunelización (VRT) es una de las rutas más directas para comprender las fuerzas intermoleculares.
Aproximación Adiabática en Complejos de Helio own
En el estudio de complejos de van der Waals que contienen helio, se ha adaptado la aproximación adiabática (o aproximación de Born-Oppenheimer) para separar los movimientos angulares y radiales. A pesar de los desafíos que presentan las interacciones débiles y los movimientos de gran amplitud, se ha demostrado que esta aproximación sigue siendo válida, ofreciendo un método computacional más rápido para los estudios de Difusión Monte Carlo sobre la rotación molecular dentro de gotas de helio ultrafrías.
