近日，国际学术期刊 Physical Review Letter 以 Editors' Suggestion 和 Featured in Physics 报道了Im体育官方版app下载精密光谱科学与技术国家重点研究室吴健教授及合作团队在超流液氦中分子超快动力学最新进展，并受到美国物理学会网站 Physics Synopsis 栏目亮点报道。
Im体育官方版app下载精密光谱科学与技术国家重点研究室吴健教授课题组部分成员
孤立的单个分子可以忽略周围环境的影响，不受任何阻力地自由转动。然而，当分子处于液体环境中时，溶剂分子紧密围绕在样品分子周围并能够减缓样品分子不同自由度的运动，即对样品分子运动产生阻力。有一种特殊的液体，在临界温度以下时，将由常规流体转变为超流体，能够完全无阻力地流经极细的管道或狭缝，表现出零阻尼的超流特性，这种液体就是液氦。过去的一个多世纪中，对超流的研究已经诞生了七位诺奖得主，直到今天，超流依然是物理学研究的前沿方向。
超流氦纳米液滴中分子的转动实验测量示意图
长期以来，研究人员对于液氦中分子超快动力学行为展现出了浓厚的研究兴趣。溶于液氦中的分子可吸附数个氦原子，并与周围氦原子相互作用，导致无法实现超流液氦中与气态孤立分子一样的自由转动。
围绕这一问题，吴健教授团队利用自主发展的氦纳米液滴反应显微镜实验平台，在超快飞秒激光脉冲的作用下，对包裹在超流氦纳米液滴中的氘气（D2）激发产生转动波包并对其超快转动动力学进行探测。氘气分子极快的转动速度能够尽可能的减小液体环境对其转动动力学的影响。实验发现，溶于氦纳米液滴中的D2分子经过约500个完整转动量子周期演化后，转动波包依旧保持了良好的相干性。研究人员发现，D2分子的转动动力学具有和孤立分子自由演化波包相同的量子周期和转动常数。这一发现很好的弥合了过去研究中宏观和微观条件下的超流判据的差异，直接验证了了氦纳米液滴超流特性，推动了学界对超流本质的理解。
该工作6月17日以 "Femtosecond Rotational Dynamics of D2Molecules in Superfluid Helium Nanodroplets" 为题在物理学重要学术期刊Physical Review Letter上发表。相关研究工作受到科技部、国家自然科学基金委、上海市科委项目的大力支持。
附：
论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.243201
图文、来源｜精密光谱科学与技术国家重点实验室、科技处 编辑｜吴诚薇 编审｜郭文君 吕安琪
