磁性纳米颗粒对三层体系卡西米尔压强的影响

我们研究了中间层具有磁性的三层体系中的卡西米尔压强。该课题因铁磁流体及其在各种微机电设备中的应用而日益重要。我们给出了适用于夹在两介电壁之间的铁磁流体情形的 Lifshitz 理论一般形式。针对以二氧化硅玻璃壁为边界、含 5% 比例磁铁矿纳米颗粒（直径不同）的煤油基与水基铁磁流体，计算了卡西米尔压强。为此，我们利用可得的光学数据求得磁铁矿与煤油沿虚频轴的介电常数，并使用了熟知的二氧化硅玻璃与水的介电性质，以及磁铁矿的磁性质。我们还计算了向纯载液中添加磁铁矿纳米颗粒所引起的卡西米尔压强幅值的相对差异。结果表明，在壁间距为 2 微米、纳米颗粒直径为 20 nm 时，该相对差异对煤油基与水基铁磁流体分别超过 140% 与 25%。发现一个有趣现象：在固定壁间距下，添加某一确定直径的磁铁矿纳米颗粒对卡西米尔压强无影响。我们给出了该效应的物理解释，并讨论了所得结果的可能应用。