利用自组装生物分子薄膜高效削弱卡西米尔力
量子物理
2023-06-29 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
卡西米尔力与伦敦-范德瓦尔斯力相关，在边界限制电磁涨落谱时产生。从基础科学和技术应用两方面，在纳米尺度上控制这些力都备受关注。在科学上，卡西米尔效应作为唯一已知的在宏观物体间显现的量子真空效应，使得探究鲜为人知的真空物理成为可能。本工作中，我们实验研究了自组装分子生物与有机薄膜对板-球间卡西米尔力的影响。我们发现，尽管分子薄膜仅几纳米厚，却能将卡西米尔力降低至多 14%。为辨识导致此削弱的分子特征，研究了五种具有不同化学与物理性质的生物分子薄膜。光谱数据揭示出一个宽吸收带，其出现可归因于底层金层与分子膜电子态因自组装过程中电荷重排而混合。利用 Lifshitz 理论，我们算出观测到的卡西米尔力变化与分子层形成所致新吸收带的出现相一致。所需卡西米尔力削弱可通过溶液中简易自组装技术堆叠若干单分子层来调控。这些分子——每个长几纳米——可渗入微小空腔与孔洞，并高效覆盖任意表面。该过程似与微机电系统（MEMS）现行制造方法兼容，而后者因卡西米尔效应引起的“粘滞”无法缩小至某特定尺寸以下。因此，我们的方法可即刻促成这些器件的进一步微型化。
引用
@article{arxiv.2306.16209,
title = {Efficient Reduction of Casimir Forces by Self-assembled Bio-molecular Thin Films},
author = {René I. P. Sedmik and Alexander Urech and Zeev Zalevsky and Itai Carmeli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.16209},
year = {2023}
}
备注
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