Techniklexikon

Multipolwechselwirkung

Festkörperphysik, elektrostatische Wechselwirkung zwischen Ladungsverteilungen. In Festkörpern kann die Multipolwechselwirkung zwischen Atomen oder Ionen mit den Wellenfunktionen y_k(r_k) und y_l(r_l) der Elektronenhüllen zweier Ionen k und l bestimmt werden. Falls sich die Elektronenverteilungen nicht überlappen, ist die Wechselwirkungsenergie in erster Näherung durch

gegeben, mit r_kl = |r_k - r_l|. Durch die Entwicklung des Terms  nach Kugelfunktionen kann W_k,l als Summe der Wechselwirkungsenergien von elektrischen Multipolen dargestellt werden. Die Wechselwirkung kann anziehend sein und somit zur chemischen Bindung führen. Ein Spezialfall ist die Dipol-Dipol-Wechselwirkung bzw. die Dipolbindung. Multipole existieren auch bei Atomen mit abgeschlossenen und kugelsymmetrischen Elektronenschalen, da die Elektronenverteilung nicht stationär ist (Van-der-Waals-Wechselwirkung). Auf Grund des magnetischen Bahnmoments durch die Elektronenbewegung (Bahnmagnetismus) und der Spin-Bahn-Kopplung ist mit der Multipolwechselwirkung zwischen den Elektronenhüllen auch eine Kopplung der magnetischen Momente verbunden.