Grote helium-nanodruppels verspreiden zich als water bij een oppervlaktebotsing

Tijdens het werken met helium-nanodruppels kwamen wetenschappers van de afdeling Ionische en Technische Natuurkunde onder leiding van Fabio Zappa en Paul Scherr een verrassend fenomeen tegen: wanneer ultrakoude druppeltjes een vast oppervlak raken, gedragen ze zich als waterdruppels. Zo blijven de ionen die er eerder mee werden gedoteerd afgeschermd van het effect en worden niet geneutraliseerd.

In de afdeling Ionische Fysica en Technische Natuurkunde gebruikte het onderzoeksteam van Paul Scheer helium Nanodrops bestuderen al zo’n 15 jaar ionen met behulp van massaspectrometriemethoden. Met behulp van een supersonisch mondstuk kunnen supervloeibare microdruppeltjes van helium-nanodeeltjes met temperaturen onder één Kelvin worden geproduceerd. Het kan effectief in wisselwerking staan ​​met atomen en moleculen. Bij geïoniseerde druppeltjes worden de betreffende deeltjes aan ladingen vastgehecht, die vervolgens worden gemeten in een massaspectrometer. Tijdens hun experimenten hebben wetenschappers nu een interessant fenomeen gevonden dat hun werk radicaal heeft veranderd. “Voor ons was dit een game-changer”, zegt Fabio Zappa van het Nanobiophysics-team. “Alles in ons lab gebeurt nu op deze nieuw ontdekte manier.” De onderzoekers hebben de resultaten van hun onderzoek nu gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven.

verbazingwekkend fenomeen

Wanneer geladen deeltjes op een metalen plaat worden afgevuurd, worden de deeltjes meestal geneutraliseerd door de vele vrije elektronen die aanwezig zijn op de metalen oppervlak. Daarna is het niet meer te meten in een massaspectrometer. Maar wanneer de ionen zijn verpakt in helium-nanodruppeltjes, blijven ze beschermd tegen botsingen en vliegen ze alle kanten op met een paar slecht gebonden heliumatomen. “Het lijkt erop dat de ionen worden beschermd door helium”, zegt Zappa. Het basismechanisme is nog niet begrepen. “Maar er is enig bewijs dat helium zijn supervloeibare eigenschap verliest voordat het inslaat en zich vervolgens gedraagt ​​als een vloeistof, wegverstrooid van de aarde. oppervlakte Dan verdampt het slechts gedeeltelijk. “Een andere mogelijke reden kan zijn dat de eerste druppeltjes aan het oppervlak verdampen en een gaslaag vormen die volgende druppeltjes afremt en op deze manier beschermt tegen verdamping. Alleen nader onderzoek zal uitwijzen of een van deze interpretaties correct is of dat er zijn andere oorzaken, en het feit dat deze methode ook werkt met negatieve ionen, die meestal erg kwetsbaar zijn, wijst voor wetenschappers op een sterke invloed van een voorheen onbekend fenomeen.

Voordelen van nanotechnologie

Met deze ontdekking heeft het team van Paul Scheier niet alleen hun meetmethode verbeterd, maar ook belangrijke inzichten opgedaan voor andere onderzoeksgroepen die zich bijvoorbeeld bezighouden met de depositie van nanodeeltjes op oppervlakken. “Metalen nanodeeltjes zijn een goed voorbeeld”, zegt Shire. “In veel moderne technologieën zijn metalen nanodeeltjes gevonden die zeer specifieke eigenschappen hebben.” Dat de productie van dergelijke nanomembranen vaak inefficiënt kan zijn, zou ook te maken kunnen hebben met het fenomeen dat nu in Innsbruck is ontdekt.