窄碳纳米管中的球形原子运输
介观与纳米尺度物理
2026-04-15 v1 其他凝聚态物理
摘要
摩擦力通常通过半经典理论建模，假设能量耗散与在皱折化界面势能上的牛顿运动相关。这种统一的方法在纳米尺度下受到挑战，因为即使存在非零能量皱折，窄碳纳米管（CNT）中仍可观察到近乎无阻力的水流。本文超越了标准的牛顿视角，采用量子力学描述 4 He 通过窄 CNT 的流动。建立在我们 Bloch 波动力学[Phys. Rev. Lett. 131, 206301 (2023)] 基础上，我们探讨了包括显著界面相互作用、有限温度和不完美 CNT 在内的真实流动条件。在 T=0 K 时，我们发现 4 He 波可通过理想周期、皱折化界面势能无阻力地传播：在由界面皱折决定的临界速度以下，能量通过发射等离子体和声子 量子禁止损失。引入真实杂质/缺陷后，仍发现极大的平均自由程，可超过微米尺度，而热声子和等离子体甚至产生更低的散射速率。这一发现表明，在真实纳米尺度器件中，窄 CNT 内仍可出现球形波运输，揭示了纳米尺度界面固有的量子性。
引用
@article{arxiv.2604.06490,
title = {Ballistic atomic transport in narrow carbon nanotubes},
author = {Alberto Ambrosetti and Pier Luigi Silvestrelli and John F. Dobson and Luca Salasnich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.06490},
year = {2026}
}
备注
3 figures