由集成导波场导向的量子化轨道追逐液态金属异二聚体

在振动液面上维持的毫米级弹跳液滴通过在液滴-液面撞击期间与其生成的局部波场周期作用而成为移动波源(粒子)。凭借此种粒子-波二象性,宏观流体动力学系统模仿了量子领域的神秘行为。本文展示可通过增强液面毛细作用创建集成导波场以更好地规定液滴轨迹。这在一个液态金属液滴-液面系统中得到演示,其中液滴弹跳生成的局部波场与液面弯月面振荡诱导的全局波场相叠加。所得双导波构型使两类束缚异质液滴(异二聚体)在多级流体陷阱(轨道)中呈现一类定向追逐运动,具有两个量子化 regime 参数,即液滴间束缚能级与轨道能级。我们研究了振动液态金属液面的动力学,重点突出其能级分裂环波场与奇特涡旋场。我们还通过考虑由集成导波场中介的液滴间粒子-波相互作用来合理化奇异液滴运动。揭示出异二聚体中两液滴因尺寸失配导致的暂时弹跳相位差引起其水平推进,而其空间束缚 regime 独家决定集体追逐方向。进一步证明水平在轨追逐运动与垂直液滴弹跳直接相关。我们的发现将集成导波场揭示为改进液滴导向的途径,从而将流体粒子-波类比扩展至光学系统及更广。