金属板间推迟与非推迟相互作用交叉区的解析理论
介观与纳米尺度物理
2022-05-12 v2 材料科学
统计力学
应用物理
化学物理
摘要
两表面之间产生的范德瓦尔斯力在诸多现象(如粘附或摩擦)中起着核心作用。然而,该力对板间分离距离的依赖关系极为复杂。人们熟知两种差异显著的极限情形:非推迟区与推迟区,但传统上二者被分开研究。对于实验中可触及、却至关重要的交叉区则知之甚少。本研究给出两板间范德瓦尔斯力的解析近似,其在短距与长距行为之间精确插值,并揭示了有限温度下从 London 力到 Casimir 力的交叉机制。在由非推迟相互作用主导的短距情形,我们推导出 Hamaker 常数极高精度的简化近似,对介电响应的 Drude 与 Lorentz 模型均呈解析形式。我们将解析表达式应用于金属板间作用力研究,并与数值精确计算结果高度吻合。结果表明,对于包括金在内的若干金属,在实验可达的数十纳米区间,带间跃迁的贡献依然重要。
引用
@article{arxiv.2110.04219,
title = {Analytical theory for the crossover from retarded to non-retarded interactions between metal plates},
author = {Juan Luengo-Márquez and Luis G. MacDowell},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.04219},
year = {2022}
}
备注
10 pages, 3 figures, supplementary materials