Araştırmacılar girdapsız helyum damlacıkları daha fazla oluşturmayı başararak geniş bir deney yelpazesinde kullanılabilecek bir cihaz geliştirdiler.
Süperakışkan helyum, 1930’larda keşfedilmesinden bu yana bilim insanlarının hayal gücünü uzun süre meşgul etmiştir. Normal akışkanların aksine, süper akışkanların viskozitesi yoktur, bu da kapların duvarlarına tırmanmak veya süper akışkana geçmeden önce sıvıyı içeren bariyerlerden damlamak gibi garip ve bazen beklenmedik özelliklere yol açan bir özelliktir.
Helyum nanodamlacıkları, sürtünmesiz ortamları nedeniyle atom ve moleküllerin kendi kendine organizasyonunu araştırmak için idea. Bununla birlikte, bu nanodamlacıkların içinde girdaplar varsa, bu nanoyapıların bazılarının inşası engellenebilir. Berlin Teknik Üniversitesi’nden Anatoli Ulmer ve arkadaşları, daha önce mümkün olandan 1000 kat daha fazla helyum atomu içeren girdapsız helyum nanodamlacıkları üretmek için bir teknik geliştirdi. Bu gelişme, bilim insanlarının daha geniş bir molekül çeşitliliğinin kendi kendine birleşmesini incelemesini mümkün kılabilir.
Bilim insanları tarafından helyum nanodamlacıkları oluşturmak için kullanılan bir yöntemde helyum gazı 5-µm çapında bir iğne deliğinden geçirilir. Damlacık başına 105‘e kadar helyum atomu içeren bu yöntem, öncelikle girdaplardan yoksun damlacıklar üretir. Ancak, fotoğraflarda görülemeyecek kadar küçük oldukları için, bu damlacıklar kendi kendine bir araya gelen nano yapıları incelemek için kullanılamaz. Bunun yerine Ulmer ve arkadaşları, daha büyük nanodamlacıkların oluşumunu teşvik ettiği bilinen konik nozulları araştırdı. Ekibin hesaplamaları, damlacıkların bu şekilde üretilmesinin onlara sadece az miktarda açısal momentum vermesi gerektiğini ve girdapların oluşma olasılığını azalttığını gösteriyor.
Helyum gazı, çapı 9,3 mm uzunluğu boyunca 150 µm’den 1 mm’ye yükselen konik bir nozülden geçirildi. Ekip, ortaya çıkan damlacıkların çözülebilecek kadar büyük, neredeyse küresel olduğunu ve 107 ila 1011 helyum atomu içerdiğini keşfetti. Bu nanodamlacıkların daha büyük olanlarında girdaplar bulunurken, yaklaşık 107 atom içeren daha küçük olanlarda çoğunlukla girdap bulunmuyordu. Araştırmacılar, talep üzerine hassas çaplara sahip helyum damlacıkları üretebilmek istediklerini iddia ediyorlar.
Bu sayede atomların ve moleküllerin kendi kendine nasıl bir araya geldiğine dair kontrollü çalışmalar yapılabilecek ve bilim insanları kendi kendine bir araya gelen yapıların geometrilerinin artan parçacık sayısıyla nasıl değiştiğini inceleyebilecekler.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v16/s112
