interatomära

Interatomära avser fenomen, krafter och interaktioner som verkar mellan atomer. Inom kemi och fysik styr interatomära interaktioner materians struktur och egenskaper, från enskilda molekyler till kristallina material. Dessa krafter uppstår ur elektromagnetiska krafter mellan laddade partiklar i atomerna och från kvantmekaniska effekter som härrör från elektronernas orbitaler och spinn. Den resulterande potentialenergin mellan atomer varierar med avståndet och ger upphov till stabila jämviktsavstånd (bindningslängder) och bindningsstyrkor, samt till icke-bindande interaktioner vid längre avstånd.

De viktigaste typerna av interatomära interaktioner är kovalenta bindningar där elektroner delas mellan atomer; jonbindningar som uppstår genom elektrostatisk attraktion mellan motladdade joner; metallbindningar med delokaliserade elektroner; samt icke-bindande krafter som van der Waals-krafter, dipol–dipol-interaktioner och vätebindningar. Kortvarig repulsion uppstår också vid mycket korta avstånd till följd av Pauli-exklusionsprincipen, vilket formar den repulsiva delen av potentialen. I kristaller bestämmer interatomära krafter kristallstrukturen och avstånd mellan atomer samt driver vibrerande lägen (fononer) som påverkar termiska och elektroniska egenskaper.

Modellering av interatomära interaktioner bygger på potentialer och elektronstrukturberäkningar. Empiriska eller semi-empiriska potentialer (t.ex. Lennard-Jones, Buckingham, Stillinger–Weber eller Embedded-Atom Method) används för att beskriva krafter i stora system, medan först-princip-principer som densitetsfunktionalteori (DFT) räknar krafter från elektronernas vågfunktioner. Experimentella tekniker såsom röntgendiffraktion, neutronspårning och spektralanalys undersöker interatomära avstånd och styrkan hos bindningar.

Interatomära är centrala inom kemi, materialvetenskap och nanoteknik och används i design av molekyler, polymerer, katalysatorer och kristallina material.