辐射热传递与非平衡 Casimir 力的 Landauer 公式失效

在本工作中，我们分析了在非平衡场景下平行板构型中板的厚度对 Casimir 力和辐射热传递的影响，并与 Lifshitz 公式和 Landauer 公式相关联。基于研究物质-场相互作用的第一性原理正则量子化方案，我们给出了厚度为 $d_{\rm L},d_{\rm R}$ 的板之间非平衡 Casimir 力和热传递的封闭形式表达式。在一般非平衡情况下，我们区分了 Casimir 力和热传递的三个不同贡献：两个与每块板相关，一个与场的初始状态相关。我们分析了 Casimir 力和热传递对板厚度的依赖关系（设 $d_{\rm L}=d_{\rm R}\equiv d$），展示了每个量收敛到无穷大厚度（$d\rightarrow+\infty$）时的值的尺度，以及如何正确重现非平衡 Lifshitz 公式。对于热传递，我们表明 Landauer 公式并不适用于所有情况（即存在三个贡献的情况），但在某些特定情况下是正确的。我们还分析了在现实实验和纳米技术条件下不同贡献的相互作用，展示了厚度对测量的影响。对于小厚度（与分离距离相比），板的作用是减少背景黑体通量，而对于大厚度，热量仅由热浴的贡献给出。这些行为的结合使得在热传递中存在一个实验上可达到且可观察的、可调谐的最小值成为可能，并且当这些差异符号相反时，间隙中的热通量可能消失（热屏蔽）。这些特征对纳米技术应用具有重要意义。