芯片上的微观“海洋”揭示了新的非线性波行为

昆士兰大学的研究人员在硅芯片上创造了一个微观“海洋”,以微型化波浪动力学的研究。该设备由昆士兰大学数学与物理学院制造,在比米粒还小的芯片上使用了一层仅百万分之几毫米厚的超流氦层。

来源:英国物理学家网首页
实验中使用的超流体波槽的电子显微镜图像(蓝色)与光纤耦合,该光纤将激光引入和引出设备。放大显示光子晶体谐振器,它捕获并放大激光以产生波。整个装置长度为100微米,大约是人类头发的宽度。微型波槽涂有 5 飞升超流氦(体积比雨滴小 100 亿倍)。图片来源:Christopher Baker 博士

昆士兰大学的研究人员在硅芯片上创造了一个微观“海洋”,以微型化波浪动力学的研究。该设备由昆士兰大学数学与物理学院制造,在比米粒还小的芯片上使用了一层仅百万分之几毫米厚的超流氦层。

该工作发表在《科学》杂志上。

已发布 科学

Christopher Baker 博士表示,这是世界上最小的波槽,超流氦的量子特性使其能够毫无阻力地流动,这与水等经典流体不同,水在如此小的尺度下会因粘度而固定不动。

“几个世纪以来,对流体如何运动的研究一直让科学家们着迷,因为流体动力学控制着从海浪和飓风漩涡到血液和空气在我们身体中的流动的一切事物,”贝克博士说。 “但是波浪和湍流背后的许多物理原理一直是个谜。

海浪

“使用激光驱动和测量我们系统中的波,我们观察到了一系列引人注目的现象。我们看到了向后倾斜的波,而不是向前倾斜的波、激波前沿,以及被称为孤子的孤立波,它们以凹陷而不是峰值的形式传播。这种奇异的行为在理论上已经被预测到,但以前从未见过。”

激光灯
科学(2025)。 DOI:10.1126/science.ady3042
更多信息: DOI:10.1126/science.ady3042 www.science.org/doi/10.1126/science.ady3042

期刊信息:Science

期刊信息: