纳米机械振子探测近理想气体中的滑移与边界层

我们在近6个数量级的压力范围内，测量了4.2$~$K下的$^4$He气体与一个高质量纳米机电弦器件在其前3个对称模式（谐振频率分别为2.2$~$MHz、6.7$~$MHz和11$~$MHz，品质因子$Q > 0.1$百万）下的相互作用。该流体可视为近乎理想的单原子惰性气体最佳实验实现，其性质已有表可查。实验范围从高压下的层流Stokes型滑移流，一直到极低压力下的分子流。在分子流区中，当平均自由程与悬空纳米机械探针和沟槽底部之间的距离相当时，我们首次分辨出了边界（Knudsen）层在测得耗散上的特征。我们的结果在最新研究流体边界效应理论（包括解析方法和Monte-Carlo DSMC模拟）的框架内进行了讨论。