液滴在瑞利电荷诱导失稳点喷出射流的直接证据

高度带电的液滴在超过由瑞利极限给出的临界电荷平方与体积之比时是不稳定的。这种不稳定性导致液滴表面形成的射流喷出离子。尽管已进行许多实验以捕捉射流形成，但由于其短暂的瞬态性质，精确的裂变机制尚未被观测到。在此，我们展示首个揭示瑞利裂变机制的原子尺度模拟。我们证明离子喷射通过液滴从球形变形为包含锥形凸起的特定形状而发生。我们断言，后一状态是沿衡量液滴非球度的序参量上的自由能极小值。带电液滴的长时间演化通过分别在临界值上下两个极小值之间交替进行，这两个极小值分别通过溶剂蒸发和离子喷射达到。首次地，该机制使人能够解释子液滴的性质以及裂变过程中损失的电荷百分比。我们确定锥半角接近于由介电液体静电方程解所预测的值。研究发现锥形变形与实验中报道的电流体动力效应无关。与悬浮于电场中的液滴实验观测到两股直径相对射流相反，我们发现瑞利极限处仅形成单股射流。这表明实验中可能已检测到过电荷液滴状态。