携带电荷无序的介电板之间非单调的涨落诱导相互作用

我们研究了单极电荷无序对随机带电净中性介电板之间经典涨落诱导相互作用的影响，并讨论了近期结果（A. Naji等人，Phys. Rev. Lett. 104, 060601 (2010)）到高度非均匀介电系统（有或没有统计无序关联）的各种推广。我们将重点关注两个通常不相似的平行平板这一特定情况，它们通过真空或任意中间介电介质相互作用。单极电荷无序被认为存在于板的边界表面和/或体相中，通常可以是淬火或退火的，并且可能具有有限的横向关联长度，反映了随机电荷分布可能的“斑块性”。在淬火无序的情况下，体相无序被证明会产生一个对总力的可加长程贡献，该贡献随板间距离的倒数衰减，并且根据板的介电常数可以是吸引或排斥的。我们表明，在两个不相似板的情况下，由无序诱导相互作用和纯范德瓦尔斯相互作用之间的竞争导致的净效应，可以在介电板之间产生各种不寻常的非单调相互作用轮廓。特别是，当中间介质的介电常数大于两个板时，我们发现净相互作用可以变为排斥并呈现势垒，而潜在的范德瓦尔斯力是吸引的。相反，当中间介质的介电常数介于两个板之间时，净相互作用可以变为吸引并呈现自由能最小值，而纯范德瓦尔斯力是排斥的。因此，如果存在电荷无序，它可以极大地改变净中性物体之间的有效相互作用。