表面等离激元模式在 Casimir 效应中的作用

在本文中，我们研究了表面等离激元模式在 Casimir 效应中的作用。首先，我们将 Casimir 能量写为真实腔体模式的总和。我们可以识别出两类模式：两种倏逝表面等离激元模式和传播模式。当其中一个表面等离激元模式因参数选择而变为传播模式时，我们采用绝热模式定义，将该模式追踪至传播区并将其计入表面等离激元贡献中，称此贡献为“等离激元”贡献。其余模式为传播腔体模式，我们称之为“光子”贡献。Casimir 能量包含两个主要贡献，一个来自等离激元，另一个来自光子模式。令人惊讶的是，我们发现等离激元对 Casimir 能量的贡献在中等和大镜面间距下变为排斥力。或者，我们讨论了常见的表面等离激元定义（仅包含倏逝波），在该定义下未发现此效应。我们表明，与直观预期相反，对于这两种定义，Casimir 能量均为两个非常大且几乎相互抵消的贡献之和。表面等离激元对 Casimir 能量的贡献不仅在短距离而且在长距离上都起着根本性作用。