Comprensión Actual de los Efectos de Van der Waals en Materiales Realistas

Las interacciones de Van der Waals (vdW) surgen de fluctuaciones electrónicas correlacionadas en la materia y, por lo tanto, están presentes en todos los materiales. Nuestra comprensión de estas interacciones cuánticas relativamente débiles pero ubicuas ha mejorado significativamente durante la última década. Este entendimiento ha sido impulsado en gran medida por el desarrollo de métodos eficientes que ahora permiten modelar las interacciones vdW en muchos materiales realistas de interés para cuestiones científicas fundamentales y aplicaciones tecnológicas. En este trabajo, se revisa la física detrás de los métodos vdW actualmente disponibles y se destacan sus aplicaciones a una amplia variedad de materiales, que van desde ensamblajes moleculares hasta sólidos con y sin defectos, nanoestructuras de diferentes tamaños y dimensionalidades, así como interfaces entre materiales inorgánicos y orgánicos. Se discute el origen de las interacciones colectivas de vdW en los materiales utilizando el concepto de ondas dipolares topológicas. Se pone énfasis en la importante observación de que el tratamiento completo de muchas partículas de las interacciones vdW se vuelve crucial en la investigación y caracterización de materiales con complejidad creciente, especialmente al estudiar sus propiedades de respuesta, incluidos fenómenos vibracionales, mecánicos y ópticos. A pesar de los avances significativos recientes, todavía existen muchos desafíos en el desarrollo de métodos precisos y eficientes para tratar las interacciones vdW que serán ampliamente aplicables al modelado de materiales funcionales en todas las escalas de longitud y tiempo relevantes.