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 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
Thermal Casimir and Casimir-Polder interactions in $N$ parallel 2D Dirac materials
Casimir和Casimir-Polder相互作用的研究在一个堆叠的等间距的石墨烯层。单个石墨烯的光学响应考虑使用扩展到整个复频率平面的偏振张量的规范不变分量。电磁边界条件的平面对称性进一步用于获得存储在堆叠中的Casimir能量和堆叠上方原子之间的Casimir Polder能量的显式形式。我们的计算表明，这些波动引起的相互作用经历了强烈的热效应，由于石墨烯Dirac类能谱。在光学响应的空间色散和温度依赖性也被发现是重要的增强的相互作用，特别是在较小的分离。分析表达式的低和高的温度限制和它们的比较与相应的表达式的无限导电平面堆栈进一步扩大我们的理解Casimir和Casimir-波尔德能量在狄拉克材料。我们的研究结果可能是有用的实验作为新的方法来探测在这种普遍的相互作用在纳米级的热效应。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall hep-th 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
Intermolecular Casimir-Polder Forces in Water and near Surfaces
Casimir-Polder力是一种重要的长程相互作用，涉及流体中分子的吸附和解吸。我们探讨Casimir-波尔德相互作用的甲烷分子在水中，和一个分子在水中的二氧化硅和己烷表面附近。在Casimir-Polder能量的表达式中包含有限的分子尺寸导致对分子之间以及一个分子与平面表面之间的结合能的分散贡献的估计。
2014-09-13 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Influence of chemical potential on the Casimir-Polder interaction between an atom and gapped graphene or graphene-coated substrate
我们提出了一种基于量子电动力学第一原理的形式主义，在非零温度下，允许计算原子和石墨烯片之间的Casimir-Polder相互作用，具有任意的质量间隙和化学势，包括石墨烯涂层基板。在Dirac模型的框架下，通过（2+1）维时空中石墨烯的极化张量来表示Casimir-Polder相互作用的自由能和力.得到的表达式被用来调查的化学势的石墨烯的Casimir-Polder相互作用的影响。计算进行亚稳态氦原子与独立的石墨烯片或石墨烯涂层的无定形二氧化硅制成的基板相互作用。结果表明，非零化学势和质量间隙对Casimir-Polder相互作用的影响方向相反，分别通过增大和减小自由能和力的大小来实现.然而，事实证明，Casimir-Polder相互作用的温度依赖部分被非零化学势降低，而与未掺杂的无间隙石墨烯相比，质量间隙增加了它。这些影响的物理解释提供。在不同的温度和原子-石墨烯间距下进行Casimir-Polder相互作用的数值计算。
2018-02-21 cond-mat.mes-hall
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
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
Casimir-Polder attraction-repulsion crossover criterion
两个空间分离的系统之间的相互电磁关联引起Casimir和Casimir-Polder效应。对于大多数真空分离的金属或电介质几何形状，通常具有吸引力的相应力是由于对耦合系统的基态能量的贡献。我们在这里调查Casimir-Polder自由能对应的相互作用的磁性和电极化的微粒子与磁介质片。我们的半唯象研究表明，这种相互作用在强度和符号上是可逆可调的，特别是后者，如果我们寻找在微米和纳米尺度上制造的奇异材料。发现吸引和排斥行为之间的交叉依赖于微粒子的极化率比和磁介电薄片的电磁阻抗。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall
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
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 force and torque for anisotropic molecules close to conducting planes and their effects on CO$_2$
我们推导出Casimir-Polder力和Casimir力矩的各向异性分子接近一个导电平面与张量电导率的表达式。我们应用我们的一般表达式的情况下，二氧化碳CO $_2$分子接近纯霍尔导电性的平面和石墨烯。我们表明，这种线性分子的平衡位置是其主轴垂直于表面。因此，我们推测一种可能的方式来利用卡西米尔扭矩，以机械地提高CO $_2$分离膜的性能，用于有效的大气CO $_2$减少。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall hep-th
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
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
Anisotropic contribution to the van der Waals and the Casimir-Polder energies for CO$_2$ and CH$_4$ molecules near surfaces and thin films
为了理解为什么二氧化碳（CO $_2$）和甲烷（CH $_4$）分子与表面的相互作用不同，我们调查的Casimir-Polder能量的线性极化CO $_2$分子和各向同性极化CH $_4$分子前面的原子级薄的金膜和无定形二氧化硅板。我们定量分析了分子极化率的各向异性如何影响分子结合能的范德华贡献。
2015-06-04 cond-mat.mes-hall physics.chem-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
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
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
