在探索光和声波是否可以监测完全密封的液芯光纤的热力学行为时，研究人员发现了一个可能导致新型液基光纤传感器的发现。相关研究成果已发表于Nature Photonics。
液体中的负压
压力通常是单位面积上垂直作用于固体、液体或气体表面的力。 在通常情况下，压力的数值总是为正值。
然而，液体的行为总是充满奇怪的惊喜。 它们可以在亚稳态下存在，对应于负压值，这意味着即使微小的外部干扰也可能导致系统崩溃到另一种状态。
研究人员尝试理解热力学规律如何影响液体内的负压。 当液体的体积减小时，它通过粘附力保持在玻璃纤维毛细管内，使其能够像橡皮筋一样拉伸。
MPL 量子光声学研究小组负责人 Birgit Stiller 表示：“我们最初的目的是确定光声学是否可以帮助监测完全密封的液芯光纤内的热力学行为。” “但是当我们的测量显示出奇怪的行为和趋势时，它迫使我们重新思考我们的假设和理论。”
光声学研究：探寻负压液体的奥秘
光声装置和加热板用于控制液芯光纤的温度
这项研究的初衷是使用光声学来监测密封的液芯光纤的热力学行为。 但研究人员的测量结果却展示出了奇怪的行为和趋势，迫使他们重新思考他们的理论。
为了理解这一奇特现象，研究人员结合了光波和声波来测量液体的热力学状态。 这两种波的相互作用在热力学测量中非常敏感，因此是理想的工具。
创新的实验系统
为了获得不同的热力学状态，研究团队开发了一个微型光学平台，用于容纳纳升液体，以实现高正压和负压状态。 这一创新的平台允许他们更深入地研究基于纤维的系统的热力学特性，而无需占用大量实验室空间。
他们在耶拿 IPHT 的同事 Mario Chemnitz 和 Markus Schmidt 共同创立了这一微型实验平台。 Birgit Stiller 表示：“如果没有它，我们将无法达到不同的热力学状态——这是我的 MPL 团队和 IPHT 团队之间真正且有益的合作。”
未来展望
这项研究不仅揭示了液体内的负压奇观，还为新型液基光纤传感器的开发提供了可能性。 此外，该研究为量子光学和热力学领域提供了新的研究方向，有望带来更多的惊喜。
研究小组计划继续探索更多奇特的热力学状态，为科学研究和技术应用带来新的可能性。
