超高频复杂流体的光力学微流变学
软凝聚态物质
2024-10-18 v1 光学
摘要
我们提出了一种光力学方法，用于在超高频范围内局部测量复杂流体的流变特性。一个微米尺度的机械盘被用作小振幅振荡探针，在热平衡状态下监测静止的流体，而振荡则通过光力学转导在亚毫秒测量时间内被检测到，这得益于优化的信号收集。一个原创的流体-结构相互作用分析模型被用于从这些测量中提取液体在100 MHz - 1 GHz频率范围内的流变特性。这种新的微流变学方法通过对液态水的测量进行了校准，我们在其中观察到500 MHz以上显著的压缩性效应，但我们表明，在整个探索范围内，水仍保持牛顿流体特性。相比之下，测量结果显示液态1-癸醇表现出非牛顿行为，其粘度随频率变化，并与超高频范围内的多个弛豫频率相关。我们的数据与这种醇粘度的扩展麦克斯韦模型吻合良好，该模型涉及797和151皮秒的两个弛豫时间，分别被分析为超分子和分子内弛豫过程。在最高频率下，液体出现剪切弹性响应，这与分子试图展开时的熵弹性一致，其值能够估算单个液体分子的体积。超高频光力学微流变学在此证明了一种直接、定量且快速获取液体中快速分子动力学信息的力学途径。
引用
@article{arxiv.2410.13467,
title = {Optomechanical micro-rheology of complex fluids at ultra-high frequency},
author = {H. Neshasteh and I. Shlesinger and M. Ravaro and M. Gély and G. Jourdan and S. Hentz and I. Favero},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.13467},
year = {2024}
}