然而，并不是所有的超流氦納米液滴都是相同的。一些液滴中存在著渦旋，這是一種量子化的旋轉流動。渦旋會導致液滴內部出現剪切應力和局部加熱，從而影響摻雜原子或分子在液滴中的分布和排列。因此，如果我們想要制造出具有特定形狀和性質的納米結構，我們就需要避免渦旋的產生。
那么，如何生成無渦旋的超流氦納米液滴呢?這就是發表在《物理評論快報》的一篇論文中要解決的問題。他們使用了一種新穎的方法，利用X射線衍射技術來觀察和分析摻雜氙原子在超流氦納米液滴中的結構和動力學。結果發現，在一定條件下，可以制造出無渦旋且尺寸可達108個原子大小的超流氦納米液滴。這些無渦旋的液滴中，摻雜原子或分子會形成單個緊湊結構，而不是多個分散結構。這為我們提供了一個新的平臺，來研究低溫下遠離平衡態的納米結構。
方法
研究人員使用了一種稱為自由電子激光(FEL) 的X射線源來進行實驗。FEL可以產生非常強度高、波長短、脈沖短、相干性好、可調諧性強的X射線束。FEL可以用來對超流氦納米液滴進行衍射成像，從而獲得液滴的結構信息。
他們首先用一種稱為超聲噴霧(USN) 的方法來生成超流氦納米液滴。USN是一種利用超聲波振動來將氦氣分解成液滴的技術。USN可以產生尺寸分布較窄、平均尺寸可調的超流氦納米液滴。他們通過改變超聲波的頻率和功率，來控制液滴的大小和數量。
然后，他們用一種稱為拾取(pickup) 的方法來將氙原子摻雜到超流氦納米液滴中。拾取是一種利用氣體擴散來將外部原子或分子吸附到液滴表面的技術。拾取可以產生不同摻雜量和不同摻雜物種的超流氦納米液滴。他們通過改變氙氣的壓力和溫度，來控制摻雜量和摻雜速率。
最后，他們用FEL對摻雜氙的超流氦納米液滴進行X射線衍射成像。他們使用了一種稱為單粒子成像(SPI) 的技術，來記錄每個液滴的衍射圖像。SPI是一種利用X射線與單個粒子相互作用產生的散射信號來重構粒子形狀的技術。SPI可以提供高分辨率和高靈敏度的結構信息。
結果
他們對不同大小和不同摻雜量的超流氦納米液滴進行了X射線衍射成像。他們發現，當液滴大小小于107個原子每個液滴時，衍射圖像顯示出一個明顯的中心峰，這表明液滴中只有一個單一的摻雜結構。這個結構可以用一個球形或橢球形來近似，其半徑與摻雜量成正比。這說明這些液滴是無渦旋的，因為如果有渦旋存在，那么摻雜原子或分子會被排斥到液滴外圍，形成多個分散結構。
當液滴大小大于108個原子每個液滴時，衍射圖像顯示出多個峰，這表明液滴中有多個摻雜結構。這些結構可以用多個球形或橢球形來近似，其位置和大小與摻雜量和渦旋數目有關。這說明這些液滴是有渦旋的，因為如果沒有渦旋存在，那么摻雜原子或分子會聚集到液滴中心，形成一個單一結構。
當液滴大小在107到108個原子每個液滴之間時，衍射圖像顯示出一個過渡區域，其中有一部分液滴是無渦旋的，另一部分是有渦旋的。這說明這個尺寸范圍是一個臨界點，決定了超流氦納米液滴是否產生渦旋。
