三维中的流体力学声与等离激元

在 Lucas 与 Das Sarma 最近的一篇论文 [Physical Review B 97, 115449 (2018)] 中，考虑了流体力学 regime 下二维金属中集体模式的 solvable 模型。在当前工作中，我们将流体力学理论推广到三维金属，对于其强耦合量子库仑等离子体中的声模式计算可显式给出。具体的理论问题在于通常线性色散的流体力学声模式如何与长程库仑相互作用下著名的带隙三维等离激元集体模式相关联。我们分析表明，无碰撞 regime 中的零声与流体力学区域中的第一声在三维中都变为有质量的，由于长程库仑相互作用而获得有限能隙，而其阻尼率变为动量的二次方。我们还讨论了其他类型的长程势，其中声模式的色散相应被修正。一般结果是，主导阶流体力学声模式总是由长程库仑相互作用下的主导阶等离激元频率给出，但次主导阶色散修正则在流体力学与无碰撞 regime 中不同。