超流氦中本征正电荷的溶剂化
其他凝聚态物理
2015-06-19 v1 原子与分子团簇
摘要
基于电子结构计算，确定了溶剂化于超流氦中的本征正电荷结构为三原子 He3^+ 离子，该离子通过电荷 - 电荷诱导偶极相互作用以成对可加的方式与周围的基态氦原子结合。玻色子密度泛函理论计算表明，该离子形成了众所周知的 Atkins'雪球溶剂化结构，其中第一层刚性氦壳层有效地与其余液体分离。对总能量随氦液滴尺寸 N 变化的评估显示了与溶剂壳层完成相关的不同区域，分别位于 N=16 和 N=47 附近。这些区域可归属于在带正电氦液滴中观测到的幻数，分别出现在 N=15 以及 20-50 个氦原子的范围内。计算得出的体相超流氦中正离子的附加质量 (18 m_He) 远小于先前实验所暗示的数值 (30-40 m_He)，这表明可能尚存在一些未识别的额外因素导致了测得的有效质量。先前的实验与目前的计算均一致认同负电荷的有效质量为 240-250 m_He。液氦中溶剂化的负电荷与正电荷之间的主要区别在于：后者形成被高度非均匀液体结构包围的化学键合三原子分子，而前者则保持为分离的电荷，其周围液体密度平滑变化。
引用
@article{arxiv.1403.6551,
title = {Solvation of Intrinsic Positive Charge in Superfluid Helium},
author = {David Mateo and Jussi Eloranta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1403.6551},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 4 figures