Anisotropy enhancement of the Casimir-Polder force between a nanoparticle and graphene
我们推导了半无限材料上方的球形纳米颗粒与石墨烯覆盖的界面之间的热Casimir Polder能量和力的解析表达式。我们详细分析了金纳米颗粒和单层原始石墨烯之间的Casimir Polder力，重点关注各向异性的影响。我们表明，各向异性的效果，即球形纳米颗粒的形状和取向，具有比石墨烯的可调谐性大得多的力的影响。调谐和各向异性的影响加起来，使得我们观察到的力在理想金属情况下的20-50%之间，这比金属半空间和石墨烯层之间的卡西米尔力的结果大得多。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Casimir-Polder interaction between an atom and a conducting wall in cosmic string spacetime
在垂直于壁的宇宙弦几何中，对可极化微粒和导电壁的Casimir-Polder相互作用势进行了计算。一般情况下的各向异性极化率张量的微粒。相应的力是壁微粒子和宇宙弦微粒子距离的函数。根据极化率张量主轴的方向，力可以是吸引力或排斥力。研究了Casimir-Polder势在大间距和小间距下的渐近行为。我们证明了锥形缺陷可以用来控制Casimir-Polder力的强度和符号。
2012-05-31 astro-ph.CO cond-mat.mes-hall gr-qc
An excited atom interacting with a Chern insulator: towards a far-field resonant Casimir-Polder repulsion
本文研究了具有单跃迁（电偶极）的碱金属原子与Chern绝缘体的共振Casimir-Polder相互作用。陈氏绝缘体具有非零的时间反演对称性破坏霍尔电导，导致对共振Casimir-Polder相互作用的额外贡献，该相互作用取决于霍尔电导和原子跃迁的圆偏振态之间的耦合。我们发现，共振Casimir-Polder位移可以显着增强的去激励频率附近的值与范霍夫奇性的陈绝缘体。此外，我们还发现，当原子偶极跃迁为右旋圆极化且Chern绝缘体的Chern数为$-1$或原子偶极跃迁为左旋圆极化且Chern数为$1$时，共振Casimir-Polder力在较大的原子-表面距离下会单调衰减并发生排斥.
2022-11-01 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
The Casimir-Polder effect for a stack of conductive planes
利用zeta函数正则化方法，考虑了原子与由无限薄平面组成的多层体系的Casimir-Polder相互作用.作为原型材料，每个平面由石墨烯片表示，其光学响应由恒定电导率或Drude-Lorentz模型电导率描述。各种分离的渐近表达式推导和数值计算相比。我们区分大原子/平面限制，其中延迟效应是突出的，和小原子/平面限制，其中典型的范德华系数被发现是依赖于石墨烯的数量和特征距离。不同原子和石墨烯导电性模型的计算能量提出了Casimir-Polder效应的基础科学，并提出了在实验上操纵这种相互作用的方法。
2016-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tuning quantum fluctuations with an external magnetic field: Casimir-Polder interaction between an atom and a graphene sheet
研究了外加磁场B作用下铷原子与悬浮石墨烯片之间的色散Casimir-Polder相互作用。我们证明，这个具体的物理系统允许在微米和纳米尺度的色散相互作用的一个前所未有的控制。事实上，我们表明，应用程序的外部磁场可以诱导减少80%的Casimir-Polder能量相对于其值没有字段。我们还表明，尖锐的不连续性出现在卡西米尔-波尔德相互作用能的某些值的施加磁场在低温下。此外，对于足够大的距离，这些不连续性表现为具有量子化Casimir-Polder相互作用能的平台状图案，这种现象可以用量子霍尔效应来解释。此外，我们指出的Casimir-Polder相互作用，我们表明，必须考虑到，即使是相当短的距离中的热效应的重要性。在这种情况下，原子-石墨烯色散相互作用中的不连续性不会发生，这绝不会阻止通过施加外部磁场对~50%的相互作用的调谐。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Casimir--Polder force between anisotropic nanoparticles and gently curved surfaces
各向异性粒子与表面之间的Casimir--Polder相互作用是依赖于取向的。我们研究了新的取向效应，由于曲率的表面的距离远小于曲率半径，通过采用衍生扩展。对于纳米粒子，我们推导出一个一般的短距离扩展的相互作用势的偶极极化率。明确的结果，提出了由SiO $_2$和金，无论是在零和有限的温度下的纳米球体。颗粒的优选取向强烈依赖于曲率、温度以及材料性质。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Large-Separation Behavior of the Casimir-Polder Force from Real Graphene Sheet Deposited on a Dielectric Substrate
本研究通过狄拉克模型和极化张量方法，揭示了石墨烯涂层基底上卡西米尔-波尔德力在大间距下的行为，给出了解析表达式，并发现其经典极限依赖于能隙和化学势，为纳米技术提供参考。
2023-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Casimir-Polder energy landscape: Unipolarizable atom and ring
School of Physics and Applied Physics, Southern Illinois University–Carbondale（南伊利诺伊大学卡本代尔分校物理与应用物理学院）；John A. Logan College（约翰·A·洛根学院）
研究单极可极化原子与电介质环之间的Casimir-Polder相互作用能量，推导通用解析表达式并分析原子稳定性。
2026-10-20 cond-mat.mes-hall
Spontaneous decay rate and Casimir-Polder potential of an atom near a lithographed surface
在半空间附近计算了原子的辐射修正，半空间表面有任意形状的小沉积物。该方法是基于计算的经典格林函数的宏观麦克斯韦方程组附近的任意扰动半空间使用玻恩级数展开裸半空间格林函数。宏观量子电动力学的形式主义被用来把这一点带入量子图像。计算的格林函数的广泛用途证明了使用它来计算两个量-原子附近的尖锐的表面特征的自发衰变率，和Casimir-Polder电位的有限光栅沉积在衬底上。在这两种情况下，最值得注意的是在后者中，它是观察到的Casimir-Polder电位的周期性持续甚至以外的直接附近的光栅。
2015-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
A microscopic approach to Casimir and Casimir-Polder forces between metallic bodies
我们考虑了金属纳米颗粒和金属板之间的Casimir-Polder相互作用能，以及两个宏观金属板之间的Casimir相互作用能，根据它们的组分之间的多体色散相互作用。两个和三体之间的真实金属的微观部分的色散相互作用的表达式首次获得，无论是在延迟和非延迟的限制。然后，这些表达式被用来评估，相互比较，整体的两个和三个身体的贡献宏观Casimir-Polder和Casimir力，通过总结的贡献，从微观成分的机构（金属纳米粒子），两种几何形状：金属纳米粒子/半空间和半空间/半空间，其中所有的材料都假定为完美的导体。在纳米粒子/半空间的情况下，我们的结果完全同意，可以从相应的宏观结果中提取的，并明确显示的成对近似的几何形状考虑的不适用性。在这两种情况下，我们发现，虽然整体的两体贡献产生的吸引力，整体的三体贡献是排斥力。此外，它们原来是相同的顺序，一致的成对近似的已知的不适用性。对多体展开式的收敛速度问题也作了简要的讨论。
2015-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fundamental limits to attractive and repulsive Casimir--Polder forces
利用麦克斯韦方程组的代数性质，导出了真空中各向异性偶极体与宏观体之间Casimir-Polder力的上、下界.这些界限只需要一个粗略的表征系统-宏观物体的材料组成，偶极子的极化率，以及两个物体之间的任何方便的分区-以涵盖所有的结构可能性。我们发现，有吸引力的Casimir-Polder力之间的极化偶极子和均匀的平面半无限体介质总是在10%的下限，这意味着纳米结构是有限的使用，以增加吸引力。相反，即使对于各向同性偶极子，也观察到排斥的可能性，并且通常发现其比任何已知的设计大几个数量级，包括最近预测的涉及具有尖锐边缘的导体的几何形状。我们的研究结果有分歧的表面设计陷阱，暂停，或吸附超冷气体。
2019-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Casimir-Polder interaction between an atom and a Chern insulator: topological signature and long-range repulsion
本研究探究原子与陈绝缘体的卡西米尔-波尔德相互作用，发现负陈数陈绝缘体附近的右旋圆偏振原子在不同间距下分别表现出排斥力和带拓扑特征的吸引力，揭示了拓扑物态对原子间相互作用的调控效应。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Casimir-Polder attraction and repulsion between nanoparticles and graphene in out-of-thermal-equilibrium conditions
本文基于Dirac模型和极化张量方法，研究非热平衡条件下纳米颗粒与石墨烯间的Casimir-Polder力，发现低温石墨烯片可使吸引力在特定间距处消失并转为排斥力，为石墨烯基础研究及微器件力控制提供新途径。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
The low temperature behavior the Casimir-Polder energy for conductive plane
本文考虑了原子/平面系统自由能的低温展开，给出了平面张量电导率的一般对称形式。结果表明，第一修正量与温度$\sim T^2$的二阶成正比，并来自TM模。数值结果表明，不同电导率模型的展开式和精确表达式是一致的。
2018-08-24 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Temperature Dependence of the Response Functions of Graphene: Impact on Casimir and Casimi-Polder Forces in and out of Thermal Equilibrium
该研究推导并分析了石墨烯的纵向与横向介电响应函数，探究其温度依赖性及零频双极点特性，应用于热平衡与非平衡下Casimir力和Casimir-Polder力的计算，为基础科学和纳米技术提供参考。
2025-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Sympathetic laser-cooling of graphene with Casimir-Polder forces
我们提出了一个方案，通过真空力主动冷却的基本弯曲（平面外）模式的石墨烯片。我们的设置包括在一个冷原子云放置在靠近石墨烯片在几微米的距离。原子通过Casimir-Polder力耦合到石墨烯膜。通过推导出一组自洽的方程，控制原子气体的动力学和石墨烯的弯曲模式，我们表明可以通过主动（激光）冷却原子气体从室温冷却石墨烯。通过选择正确的实验参数，我们能够将石墨烯片冷却到约60微开尔文。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Tailoring optical metamaterials to tune the atom-surface Casimir-Polder interaction
超材料是一种很有吸引力的工具，它不仅可以构造表面等离子体和电磁波，还可以构造电磁真空涨落。塑造量子真空的可能性是一个强大的概念，最终允许工程宏观表面和量子发射体（如原子，分子或量子点）之间的相互作用。长程原子-表面相互作用，被称为Casimir-Polder相互作用，在量子电动力学中具有根本的重要性，但也吸引了对原子与纳米光子器件的界面平台的极大兴趣。在这里，我们进行了光谱选择性反射测量的Cs（6 P_{3/2}）原子和纳米结构的金属平面超材料之间的Casimir-Polder相互作用。我们表明，通过工程超材料的近场等离子体共振，我们可以成功地调整Casimir-Polder相互作用，表现出强烈的增强和减少相对于其非共振值。我们还表明，由于其与纳米结构的倏逝模耦合的原子自发发射率的增强。探测非平凡剪裁表面附近的激发态原子是量子电动力学的一个严格测试。工程Casimir-Polder相互作用代表了在极端近场中原子捕获的重要一步，可能不使用外部场。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Thermal Casimir-Polder interaction of different atoms with graphene
研究了用Dirac模型描述的原子与悬浮石墨烯膜Casimir-Polder相互作用能量的热修正。我们表明，热校正的主要影响是由石墨烯准粒子的能谱中的间隙的大小。具体地，如果温度比间隙参数小得多（可替代地，大于间隙参数或具有间隙参数的量级），则热校正被示出为相对小（可替代地，大）。我们已经计算了热Casimir-Polder相互作用的原子的He，Na，Rb和Cs与石墨烯的流体动力学和狄拉克模型描述的自由能。它表明，在精确计算中使用狄拉克模型，应该使用非零温度下的偏振算子。在低于2 $μ$ m的分离区域内，石墨烯流体动力学模型框架下的Casimir-Polder自由能的计算结果比Dirac模型的结果大几倍.我们的结论是，从这两个模型的理论预测可以可靠地区分不同的原子在石墨烯上的量子反射的实验。
2012-07-14 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
The low-temperature expansion of the Casimir-Polder free energy of an atom with graphene
利用自由能的泊松表示，研究了原子和石墨烯的Casimir-Polder自由能的低温展开。我们扩展了我们以前对化学势$μ$和质量隙参数$m$之间不同关系的分析。关键的作用是石墨烯电导率对$μ$和$m$的依赖性。为了简单起见，我们对费米速度为零的情况进行了明确的计算。对于$μ>m$的热校正$\sim T^2$和$μ< m$，我们证实了Klimchitskaya和Mostepanenko最近的结果，即热校正$\sim T^5$。在完全相等$μ=m$的情况下，校正$\sim T$。这一点是不稳定的，系统落入具有$μ>m$或$μ<m$的状态。通过对氢原子/石墨烯体系的数值计算，说明了解析计算的正确性.
2021-02-07 cond-mat.mes-hall hep-th
Nonresonant Casimir-Polder repulsion with a monolayer topological insulator
本文研究单层拓扑绝缘体附近二能级原子所受非共振 Casimir-Polder 力，发现其在远场特定范围内可表现为排斥力，并以激光照射锡烯为例分析了电导率色散对力行为的影响。
2025-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
