石墨烯或有助于解决氧化铟锡体系中的 Casimir 难题
其他凝聚态物理
2018-08-21 v1 材料科学
摘要
我们重新考虑一个长期探索的问题：在 Au 球与氧化铟锡（ITO）薄膜之间测得的 Casimir 力大小显著下降，而 Lifshitz 理论所要求的 ITO 介电常数并无相应变化。讨论了两种对该难题的合理解释：ITO 薄膜从金属态到介电态的相变，以及在紫外光作用下薄膜表面的改性。为排除后一种可能，我们提出在实验方案中于 ITO 薄膜上添加石墨烯片的改进。我们建立了允许精确计算 Au 球与沉积在石英衬底上的 ITO 薄膜上的石墨烯片之间 Casimir 力的形式体系。在此过程中，Au、ITO 和石英由频率依赖的介电常数描述，而具有非零质量隙参数和化学势的真实石墨烯片由非零温度下的极化张量描述。在紫外处理引起相变前后进行的数值计算表明，石墨烯的存在仅导致 Casimir 力下降幅度的轻微减小，该下降仍完全可测。同时，在存在石墨烯的情况下，认为观测到的下降源于紫外光对 ITO 表面的改性这一猜测不再成立。对于由石墨烯片、ITO 薄膜和石英衬底组成的两平行板构型也得到了类似结果。所提出的涉及额外石墨烯片的实验可能有助于解决将 Lifshitz 理论应用于真实材料时出现的问题。
引用
@article{arxiv.1807.07271,
title = {Graphene may help to solve the Casimir conundrum in indium tin oxide systems},
author = {G. L . Klimchitskaya and V. M. Mostepanenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.07271},
year = {2018}
}
备注
18 pages, 6 figures; accepted for publication in Phys. Rev. B