微粒与单轴晶体间的范德瓦尔斯相互作用及其在氢原子与多壁碳纳米管中的应用

Lifshitz 范德瓦尔斯力理论被推广到原子（分子）与单轴晶体平面、或由各向同性材料或单轴晶体制成的长实心圆柱或圆柱壳相互作用的情形。对于单轴晶体半空间或平板附近的微粒，给出了范德瓦尔斯与 Casimir-Polder 相互作用自由能的精确表达式。获得了微粒-圆柱相互作用自由能的近似表达式，当微粒-圆柱间距远小于圆柱半径时该式变得精确。所得表达式被用于研究氢原子（分子）与石墨板或多壁碳纳米管的范德瓦尔斯相互作用。为此，利用石墨对寻常光与非常光复折射率的实验光学数据，得到了石墨介电常数沿虚频率轴的行为。结果表明，与在管外相比，氢原子位于多壁碳纳米管内部在能量上更有利。