Badaczom ze szwajcarskiego Instytutu Nanonauki na Uniwersytecie w Bazylei udało się zmierzyć bardzo słabe siły van der Waalsa pomiędzy indywidualnymi atomami. W tym celu ustalono poszczególne atomy gazu szlachetnego w sieci molekularnej i określono interakcje przy pomocy jednego atomu ksenonu, który umieszczono na ostrzu mikroskopu sił atomowych. Zgodnie z oczekiwaniami, siły zmieniały się w zależności od odległości pomiędzy dwoma atomami, lecz w niektórych przypadkach były kilkakrotnie większe niż wskazywały obliczenia teoretyczne.

Siły van der Waalsa występują między niepolarnymi atomami i cząsteczkami. Choć są bardzo słabe w porównaniu do wiązań chemicznych, są niezwykle istotne w naturze. Odgrywają ważną rolę we wszystkich procesach dotyczących spójności, adhezji, tarcia lub kondensacji i mają istotne znaczenie np. dla gekonów i ich umiejętności wspinania się.

Oddziaływania van der Waalsa wynikają z tymczasowej redystrybucji elektronów w atomach i cząsteczkach. Co jakiś czas powoduje to tworzenie się dipoli, co z kolei indukuje redystrybucję elektronów w najbliższych cząsteczkach. W wyniku powstawania dipoli dwie cząsteczki wzajemnie się przyciągają.

Aby zmierzyć tę siłę, uczeni z Uniwersytetu w Bazylei skorzystali z niskotemperaturowego mikroskopu sił atomowych z pojedynczym atomem ksenonu na ostrzu i ustalili indywidualne atomy argonu, kryptonu i ksenonu w sieci molekularnej. Sieć ta, która się samoorganizuje w pewnych warunkach doświadczalnych, zawierała tzw. nanozlewki z atomów miedzi w których przechowywano atomy gazu szlachetnego. Tylko w tym układzie eksperymentalnym można było zmierzyć niewielkie siły pomiędzy ostrzem a atomem gazu szlachetnego.

Naukowcy porównali obliczenia teoretyczne ze zmierzonymi siłami, które zgodnie z oczekiwaniami były mniejsze gdy odległość między atomami wzrastała, lecz siła całkowita była większa niż oczekiwano. W przypadku samego ksenonu, zmierzona siła była większa od obliczeń teoretycznych nawet dwukrotnie. Badacze zakładają że nawet w przypadku gazów szlachetnych dochodzi do transferu ładunku i powstają słabe wiązania kowalencyjne, co tłumaczyłoby wyższe wartości. Międzynarodowy zespół naukowców użył układu eksperymentalnego aby zmierzyć najmniejsze siły między poszczególnymi atomami wykazując iż mikroskopię sił atomowych, choć została opracowana 30 lat temu, można wykorzystać w nowych dziedzinach.