非接触摩擦与表面缺陷的弛豫动力学

悬臂梁在接近样品表面运动时，即使在两个物体发生机械接触之前，也会表现出额外的摩擦。这种被称为非接触摩擦（NCF）的现象，对于超灵敏力探测测量具有极大的实际意义。观测发现，微米级悬臂梁的巨大 NCF 表现出异常大的阻尼，其数值超出理论预测达 8-11 个数量级。这一发现表明，除了范德华方法中的涨落电磁场外，还存在其他贡献机制。Saitoh 等人（Phys. Rev. Lett. 105, 236103 (2010)）最近的实验也报道了 NCF 具有非平凡的距离依赖性。受这些观测结果的启发，我们提出了一种基于悬臂梁与表面缺陷弛豫动力学耦合的机制。我们假设表面缺陷通过自旋 - 自旋耦合与悬臂梁尖端相互作用，其自旋弛豫动力学产生了反作用项，并修正了摩擦系数和弹簧常数。我们解释了由这些反作用项引起的摩擦的大小及其距离依赖性。理论与实验结果吻合良好。