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没有漩涡的更大的超流氦纳米液滴

科学探索万象经验2023-08-27

超流氦是一种具有非常特殊性质的物质,它可以在没有粘性阻力的情况下流动,并且可以在很小的温度差下产生热流。超流氦也可以形成纳米级别的液滴,这些液滴具有很高的内部能量和很低的表面张力。这些液滴可以作为一种载体,将其他原子或分子掺杂到其中,形成各种有趣和有用的纳米结构。

然而,并不是所有的超流氦纳米液滴都是相同的。一些液滴中存在着涡旋,这是一种量子化的旋转流动。涡旋会导致液滴内部出现剪切应力和局部加热,从而影响掺杂原子或分子在液滴中的分布和排列。因此,如果我们想要制造出具有特定形状和性质的纳米结构,我们就需要避免涡旋的产生。

那么,如何生成无涡旋的超流氦纳米液滴呢?这就是发表在《物理评论快报》的一篇论文中要解决的问题。他们使用了一种新颖的方法,利用X射线衍射技术来观察和分析掺杂氙原子在超流氦纳米液滴中的结构和动力学。结果发现,在一定条件下,可以制造出无涡旋且尺寸可达108个原子大小的超流氦纳米液滴。这些无涡旋的液滴中,掺杂原子或分子会形成单个紧凑结构,而不是多个分散结构。这为我们提供了一个新的平台,来研究低温下远离平衡态的纳米结构。

研究人员使用了一种称为自由电子激光(FEL) 的X射线源来进行实验。FEL可以产生非常强度高、波长短、脉冲短、相干性好、可调谐性强的X射线束。FEL可以用来对超流氦纳米液滴进行衍射成像,从而获得液滴的结构信息。