Υπέρρευστο Ήλιο: Σταγονίδια του κβαντικού ρευστού μπορεί να περιέχουν πλήθος φορτίων – συμβάλλουν στην ανάπτυξη νανοδομών

Σε χαμηλή θερμοκρασία, το υγρό ήλιο γίνεται υπερρευστό – μια μηδενικού ιξώδους ουσία που δεν ασκεί τριβές σε ύλη που κινείται μέσα σε αυτό. Οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι μια νανοσταγόνα του υπερρευστού θα διαλύονταν αν περιείχε περισσότερα από λίγα φορτία, όμως δεν είχαν την τεχνολογία για να το αποδείξουν. Νέα πειράματα από τον Michael Gatchell του Πανεπιστημίου του Innsbruck, στην Αυστρία και τους συνεργάτες του δείχνουν ότι, στην πραγματικότητα, νανοσταγόνες με πάνω από τουλάχιστον 55 φορτία μπορούν ακόμη να είναι σταθερά. Τα σταγονίδια ηλίου χρησιμοποιούνται συχνά για να διευκολύνουν την ανάπτυξη και ανάλυση νανοσωματίων και τα νέα ευρήματα θα μπορούσαν να βελτιώσουν τέτοιες τεχνικές.

Η ομάδα ανάγκασε ψυχρό αέριο ήλιο να περάσει μέσω ενός στενού ακροφύσιου για να δημιουργήσει σταγονίδια σε μια περιοχή μεγέθους από 100.000 μέχρι 10.000.000 ατόμων. Στη συνέχεια οι νανοσταγόνες ιονίστηκαν από δέσμη ηλεκτρονίων, διαχωρίστηκαν σύμφωνα με το λόγο μάζας ανά φορτίο και ιονίστηκαν ξανά. Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι πρακτικά δεν υπήρξε αλλαγή στη μάζα των σταγονιδίων που να προέκυψε από το δεύτερο ιονισμό, έτσι θα μπορούσαν να συσχετίσουν κάθε μείωση στο λόγο μάζας ανά φορτίο με την απώλεια φορτίου. Μετρώντας αυτή την απώλεια, προσδιόρισαν ότι – πριν από το δεύτερο ιονισμό – τα σταγονίδια που περιείχαν δεκάδες φορτίων ήταν σταθερά για αρκετά χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Ένα μόνο φορτίο σε σταγονίδιο ηλίου που περιέχει άλλα άτομα μπορεί να βοηθήσει για να συγκεντρωθούν τα άτομα για να διαμορφώσουν ένα νανοσωμάτιο ή ένα νανοσμήνος. Με πολλαπλά φορτία, δεκάδες νανοσωμάτια θα μπορούσαν να κατασκευαστούν με μιας. Αυτοί οι πολλαπλοί χώροι θα μπορούσαν επίσης να είναι χρήσιμοι για ορισμένα είδη φασματοσκοπίας απλού σωματίου, με όλους τους χώρους να προστίθενται μαζί για να αυξάνουν το ολικό σήμα.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Highly Charged Droplets of Superfluid Helium. Physical Review Letters.