旋转光栅间的巨 Casimir 力矩与 $\theta=0$ 反常

我们研究了两片相互旋转角度 $\theta$ 的一维金属光栅之间的 Casimir 力矩。我们发现，对于无限延展的光栅，由于介于 2D 与 1D 周期系统之间的零阶几何相变，Casimir 能量在 $\theta=0$ 处异常不连续。该相变是光栅几何的特有现象，在本质各向异性材料中不存在。作为一个显著的实际后果，对于有限尺寸光栅，单位面积力矩可达到极大值，并随系统尺寸无界增大。我们表明，对于仅含 10 个周期重复的有限光栅，其最大力矩已是无限光栅情形所预测值的 60 倍。这些发现为设计无接触量子真空扭转弹簧铺平了道路，并可能与微纳机械器件相关。