可极化微粒与包含石墨烯的薄膜之间的经典Casimir-Polder力

本文推导了可极化（可磁化）原子（微粒）与由不同材料制成的薄膜或石墨烯相互作用的经典Casimir-Polder自由能和力的解析表达式。结果表明，对于孤立的介电薄膜，与原子和厚板（半空间）相互作用的情况相比，其自由能和力随间距的衰减更快。本文分析了金属薄膜中依赖于所用金属模型的一些特殊性质。对于原子与石墨烯的相互作用，我们证明了在室温下约 $1.5\,\mu$m 的间距处即可达到经典区间。在该区间内，与由原子电极化率引起的主项相比，由原子磁极化率引起的对自由能和力的贡献受到抑制。根据我们的结果，在间距大于 $5\,\mu$m 时，原子与石墨烯的Casimir-Polder相互作用强度与原子和理想金属平面之间的相互作用强度相同。本文还考虑了原子与沉积在基底上的薄膜之间的经典相互作用。