原子与碳纳米管之间的范德华和卡西米尔相互作用

超流相变附近受限$^4$ He中的非普适临界Casimir力

Non-universal critical Casimir force in confined $^4$He near the superfluid transition

本文用单圈法计算了范德华型相互作用势$\sim | {\bf x} |^{-d-σ}$对超流相变附近受限$^4$ He的临界Casimir力和比热的影响。我们考虑厚度为$L$的$^4$ He膜。在区域$L \gtrsim ξ$（相关长度），我们发现范德华相互作用导致领先的非普遍的非标度贡献的$O (ξ^2 L^{-d-σ})$的临界温度依赖性的Casimir力以上$T_λ$占主导地位的普遍标度贡献$\sim e^{- L/ξ}$由早期的理论预测。对于比热，我们发现$O(L^{-1})$和$O(L^{-d-σ})$的次主导非标度贡献。

范德瓦尔斯型长程相互作用系统中的过剩自由能和Casimir力：一般考虑和精确球模型结果

Excess free energy and Casimir forces in systems with long-range interactions of van-der-Waals type: General considerations and exact spherical-model results

我们考虑系统局限于一个宏观的横向扩展和有限厚度$L$的$d$ -维板进行连续体相变的限制$L\to\infty$和描述的O（n）对称哈密顿量。周期性的边界条件应用于整个板。我们研究了长程对相互作用的影响，其潜在的衰减为$b x^{-(d+σ)}$作为$x\to\infty$，与$2<σ<4$和$2<d+σ\leq 6$，在体临界温度$T_{c,\infty}$附近的Casimir效应，$2<d<4$。对于单位横截面积的换算Casimir力，我们得到$L^{d} {\mathcal F}_C/k_BT \approx Ξ_0(L/ξ_\infty) + g_ωL^{-ω}Ξω(L/ξ_\infty) + g_σL^{-ω_\sigm a} Ξ_σ(L ξ_\infty)$的形式。贡献$\propto g_σ$为$T\neq T_{c,\infty}$代数衰减在$L$，而不是指数，因此成为主导的适当制度的温度和$L$。我们得到确切的结果，球面和高斯模型，证实了这些发现。在$d+σ=6$情形下，其中包含了$d=3$维中的非滞后范德华相互作用，发现球模型的标度修正$\propto b$的幂律被修正.使用一般RG的想法，我们表明，这些对数奇点起源于退化$ω=ω_σ=4-d$，发生的球形模型时，$d+σ=6$，连同$b$依赖$g_ω$。

排斥卡西米尔力

Repulsive Casimir forces

讨论了具有非平凡磁化率的电介质材料之间的Casimir排斥力。结果表明，考虑范德华力和Casimir Polder力的天真的成对求和的基础上，不仅可能会给出一个不正确的估计的总Casimir力的大小，但甚至错误的力的符号时，涉及高介电和磁响应的材料。事实上，排斥Casimir力可以发现在一个大的参数范围内，我们认为，该效果可以在已知的材料中实现。排斥Casimir力的现象可能是重要的实验研究和纳米机械应用。

Casimir-Lifshitz力与运动物体间的辐射换热

Casimir-Lifshitz forces and radiative heat transfer between moving bodies

最近Philbin等人（New J.Phys.11（2009）033035; arXiv：0904.2148v3）提出了范德华摩擦的新理论。与以前的理论相反，他们声称在零温度下没有“量子摩擦”。我们证明这个理论是不正确的。

Casimir力：周期变形物体的精确计算方法

Casimir Forces: An Exact Approach for Periodically Deformed Objects

提出了一种计算周期变形物体间Casimir力的新方法。这种方法允许，第一次，一个严格的非微扰治疗卡西米尔效应的断开对象超越卡西米尔的原始两板配置。该方法考虑到集体性质的波动引起的力量，超越了常用的两体范德华力的两两相加。作为该方法的一个应用，我们精确地计算了波纹平板与矩形波纹板之间的标量场涨落引起的Casimir力。在后一种情况下，发现力总是吸引力。

非极性临界流体中球-板和球-球系统由于临界Casimir力和色散范德华力相互作用引起的净力的符号变化

Sign change in the net force in sphere-plate and sphere-sphere systems immersed in nonpolar critical fluid due to the interplay between the critical Casimir and dispersion van der Waals forces

我们研究的系统中，远程范德华力和临界卡西米尔相互作用存在。我们研究这些力之间的相互作用，以及{ \it总}力（TF）之间的球形胶体颗粒和一个厚的平板，和两个球形胶体颗粒。我们这样做，使用一般的缩放参数和平均场类型的计算，利用Derjaguin和表面积分的方法。它们都基于两个平行板之间的力的数据，所述两个平行板以彼此相距$L$的距离分开，限制波动的流体介质，所述波动的流体介质以其温度$T$和化学势$μ$为特征。胶体颗粒和板的表面被薄层覆盖，该薄层对流体的液相或混合物的组分之一施加强烈的偏好，通过强吸附局部表面电势建模，确保所谓的$(+,+)$边界条件。另一方面，板的核心区域和颗粒通过长程竞争色散势影响流体。我们证明，对于一组合适的胶体-流体，板-流体和流体-流体耦合参数，当改变$T$，$μ$或$L$时，在Casimir力（CF）{ \it和}作用于胶体和板之间的TF的{ \it符号变化}中，由于涂层和所涉及对象的核心区域的影响之间的竞争，以及胶体之间。这可以用于控制物体的行为，比如胶体颗粒，在小距离处，比如在胶体悬浮液中，以防止絮凝。它还可以提供一种解决纳米技术中微部件处理、进料、捕获和固定问题的策略。还提供了支持CF和TF理论预测行为的实验可行性的特定物质的数据。

模型极化材料中的非平衡热Casimir效应

Out of equilibrium thermal Casimir effect in a model polarizable material

研究了模型介质中热Casimir力或范德华力的松弛。我们从一个模型的相互作用的极化场的动态，导致频率依赖的德拜形式的介电常数。在静态极限下，恢复了Casimir力的零频松原模态分量。然后，我们考虑了平衡松弛的范德华力的平衡值时，两个最初不相关的电介质体突然接近。它被发现的空间依赖性的平衡力是相同的，但它有一个时间依赖性的振幅，或Hamaker系数，增加的时间，其平衡值。在具有单个或有限数目的极化场弛豫时间的系统中，最终弛豫到平衡值是指数的。然而，在系统中，如描述的Havriliak-Negami介电常数，具有广泛的分布的弛豫时间，我们观察到一个慢得多的幂律衰减到平衡值。

卡西米尔物理学：几何、形状与材料

Casimir Physics: Geometry, Shape and Material

波动引起的相互作用的性质，如范德华力和卡西米尔-利夫希茨力，在从生物物理学到纳米技术的众多领域中引起了人们的兴趣。在这里，我们描述了一个通用的方法来计算这些相互作用。它是基于统计物理和散射理论的方法相结合。我们展示了它是如何非常适合分析各种以前未探索的现象。给出的例子来展示几何形状和材料属性的相互作用如何有助于理解和控制这些力。

Casimir力的强边界形状依赖性探讨

Probing the Strong Boundary Shape Dependence of the Casimir Force

通过电磁场的路径积分量子化，研究了形变金属板的Casimir能量与几何的关系。本文首次给出了由平板和波纹板组成的非平凡几何中形变引起的Casimir能量δ \cal E变化的完整解析结果。我们的结果表明，δ \cal E作为平均板距H与板长λ之比的函数，有一个有趣的交叉：对于λ \ll H，我们发现{ \em较慢}的衰减\sim H^{-4}，与通常使用的范德华力成对求和预测的H^{-5}行为相比，后者仅对λ \gg H有效。

热物质和活性物质猝灭引起的瞬态Casimir力

Transient Casimir forces from quenches in thermal and active matter

我们计算经典系统的温度淬火后的波动诱导（卡西米尔）的力量。使用一个通用的粗粒度模型的保守密度的波动，我们发现，瞬态力出现，即使初始和最终状态是免费的。在设置让人想起卡西米尔（平面壁）和范德华（小夹杂物）的相互作用，我们发现可比的确切的普遍表达式的力量。动力学细节仅对瞬态力曲线的时间轴进行缩放。我们建议，这样的淬灭可以实现，例如，在实验中的活性物质，采用可调的活动或相互作用协议。

金属表面的电磁涨落理论和金属体间的范德华相互作用

A theory of electromagnetic fluctuations for metallic surfaces and van der Waals interactions between metallic bodies

根据金属表面阻抗，导出了金属表面外脉动电磁场的新的一般表达式。它将介电固体分子间相互作用的Lifshitz理论推广到实际金属。该理论用于计算不同温度下两平行金属表面间的辐射换热。它示出，这个量的测量可能提供一个长期存在的争议的热修正的影响，真正的金属板之间的卡西米尔力的实验解决方案。

Controlling polyelectrolyte adsorption onto carbon nanotubes by tuning ion-image interactions

Understanding and controlling polyelectrolyte adsorption onto carbon nanotubes is a fundamen- tal challenge in nanotechology. Polyelectrolytes have been shown to stabilise nanotube suspensions through adsorbing onto the nanotube surface, and polyelectrolyte-coated nanotubes are emerging as building blocks for complex and addressable self-assembly. The conventional wisdom suggests that polyelectrolyte adsorption onto nanotubes is driven by specific chemical or van der Waals interac- tions. We develop a simple mean-field model and show that ion-image attraction is a significant effect for adsorp…

卡西米尔效应

The Casimir Effect

在回顾了两个金属板在零和非零温度下的Casimir力的标准计算之后，我们提出了确定高温制度中的大距离渐近力的微观模型的研究。Casimir的导电板是由温度T下相互作用的电荷等离子体模型化的。这些电荷要么是经典的，要么是量子力学的，并且耦合到（经典的）辐射场。在这些模型中，所得到的力比忽略物体内部微观电荷波动的标准处理所产生的力弱两倍。在通常的计算中，对场的惰性边界条件的强制执行在这种情况下是不够的。色散力的其他方面也进行了审查。本文研究了在非零温度和密度的稀介质中的（非延迟）范德华力的状态。在称为原子极限（高稀释度和低温）的适当标度制度下，人们能够给出精确的大距离原子关联，直到T->0时的指数小项。本文还讨论了延迟范德华力和电介质间的力。最后，临界现象中的Casimir效应，解决了考虑自由玻色气体。结果表明，在化学势的临界值的板中的气体的巨正则势具有有限的标准Casimir型的尺寸修正。这是由于连续对称性破缺相的无隙激发产生的长程序的存在。

碳纳米管表面超流$^4$ He膜的吸附特性和第三声传播

Adsorption properties and third sound propagation in superfluid $^4$He films on carbon nanotubes

研究了超流$^4$ He膜在碳纳米管上的吸附特性。吸附的一个主要因素是纳米管非常小的直径所产生的表面张力力。计算表明，即使当氦蒸汽增加到饱和压力时，表面张力也使管上的膜厚度保持很薄。由于圆柱形几何形状而减弱的范德华力也对此有贡献。这两种效应都起到降低沿着管的第三声传播的预测速度的作用。在直径约为1 nm的单壁纳米管上，似乎不可能出现超流性，因为即使在饱和时，膜厚度也小于3个原子层。然而，超流性在大直径纳米管束和多壁纳米管上是可能的。我们已经观察到第三个声音信号的平均直径为5纳米的纳米管束被喷涂到有机玻璃表面上，形成网络的管。

nematic liquid crystals中杂质之间的长程Casimir相互作用和此类溶剂中polymer链的塌陷

Long-range Casimir interactions between impurities in nematic liquid crystals and the collapse of polymer chains in such solvents

嵌入液晶中的物体之间的弹性相互作用通常是由取向场的平均畸变而不是涨落引起的。我们认为，对于足够小的粒子，向列介导的相互作用起源于纯粹的波动的方向盘。这种卡西米尔相互作用衰减为d^（-6），d是粒子之间的距离，在接近各向同性到π跃迁的范德华相互作用中，它占主导地位。考虑到作为聚合物溶剂的水，我们表明，在各向同性的Casimir相互作用的发病，以-水的过渡可以不连续地诱导的柔性聚合物链从溶胀状态的球状状态的崩溃，而不交叉的θ点。

含布朗荷净中性板间热Casimir力的弛豫

Relaxation of the thermal Casimir force between net neutral plates containing Brownian charges

我们调查的动态热Casimir板之间的相互作用描述在一个活的导体模型，嵌入移动的阴离子和阳离子，其密度场服从随机偏微分方程，可以从Langevin方程的单个粒子。该模型描述的热卡西米尔相互作用的方式相同的波动偶极子模型描述范德华相互作用。该模型在Debye-Hückel近似下解析求解。我们确定了几个限制动力学制度的热卡西米尔相互作用的时间依赖性可以得到明确的。最值得注意的是，我们发现了一个政权与扩散缩放，即使电荷被限制在板，并没有扩散到干预空间，这使得扩散缩放难以预料，相当意外的物理基础。