Quantum field theory of the van der Waals friction
本文在热量子场论的基础上，重新考虑了两个半无限固体之间以及中性小粒子与半无限固体之间的范德华摩擦。滑动速度中摩擦力线性化的计算归结为寻找平衡格林函数。因此，这种方法可以扩展到具有复杂几何形状的车身。用这种方法计算的摩擦力与用基于涨落耗散理论的Lifshitz理论的动力学修正计算的摩擦力一致。我们表明，范德华摩擦可以测量非接触摩擦实验，使用国家的最先进的设备。
2006-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Anisotropic Gigahertz Antiferromagnetic Resonances of the Easy-Axis van der Waals Antiferromagnet CrSBr
我们报告测量反铁磁共振的范德华易轴反铁磁CrSBr。层间交换场和磁晶各向异性场可与实验室磁场相媲美，从而可以获得多种千兆赫频率的动力学模式。通过将共振频率映射为外加磁场的大小和角度的函数，我们确定了反铁磁动力学的不同区域。的光谱表现出良好的协议与朗道-Lifshitz模型的两个反铁磁耦合的子晶格，占层间交换和三轴磁各向异性。拟合使我们能够量化控制磁动力学的参数：在5 K时，层间交换场为$μ_0 H_E =$ 0.395（2）T，硬轴和中间轴各向异性参数为$μ_0 H_c =$ 1.30（2）T和$μ_0 H_a =$ 0.383（7）T。面内各向异性的存在使得可以使用面内磁场来控制反铁磁共振之间的杂化程度。
2022-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals interaction between a microparticle and a single-wall carbon nanotube
得到了描述原子（分子）与单壁碳纳米管之间范德华相互作用的自由能和力的Lifshitz型公式。单壁纳米管被认为是一个带有二维自由电子气体的圆柱形薄片，在电磁场上具有适当的边界条件。利用所得公式计算了不同半径的单壁碳纳米管与氢原子（分子）之间的范德华力和自由能。氢原子与单壁和多壁碳纳米管的范德华相互作用的比较研究表明，取决于原子-纳米管的分离距离，石墨介电常数的理想化已经适用于只有两个或三个壁的纳米管。
2007-04-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Trapping Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructures by Potential Arrays
过渡金属二硫属化物异质结构可以容纳层间激子（IX），其由在不同层中空间分离的电子和空穴组成。IX拥有永久偶极子，并已被证明提供了丰富的新颖物理学。我们开发了一个离散的，随机行走模型，其中包括湮灭和IX之间的排斥相互作用。利用这个模型，我们模拟了不同深度、密度和形状的陷阱中IX的捕获。我们的研究结果表明，偶极-偶极相互作用在调节IX捕获中起着重要的作用。偶极相互作用的影响可以用小而深的陷阱来减轻，这些陷阱可以用原子缺陷和莫尔势来实现。
2021-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physical Adsorption at the Nanoscale: Towards Controllable Scaling of the Substrate-Adsorbate van der Waals Interaction
Lifshitz-Zaremba-Kohn（LZK）理论通常被认为是吸附物（原子，分子或纳米颗粒）与固体基质的范德华（vdW）相互作用的正确大距离限制。在标准的近似形式中，隐含地基于“局部”介电函数，LZK方法预测vdW相互作用的普适幂律仅取决于相互作用对象的维数。然而，最近的实验结果是挑战的普遍性，这种理论方法在有限的距离相关的纳米组装。在这里，我们提出了一个综合的分析和数值多体研究表明，物理吸附可以显着提高在纳米级。无论带隙或吸附物的性质，我们发现偏离传统的LZK幂律延伸到分离距离高达10- 20纳米。与最近的实验观察的超远程vdW相互作用的石墨烯从硅衬底的脱层的比较揭示了本理论的定性协议。vdW相互作用的基板响应和吸附物的特征激发频率的灵敏度也表明，吸附强度可以有效地调整在实验中，铺平了道路，以改善控制的物理吸附在纳米级。
2017-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Interaction-induced metallic state in graphene on hexagonal boron nitride
众所周知，库仑相互作用可以增强相互作用粒子的有效质量，因此倾向于在相称填充时有利于局域态。在这里，我们将表明，与这种共识相反，在由石墨烯和六边形氮化硼（h-BN）组成的范德华异质结构中，现场库仑排斥将首先破坏局域态。这是由于现场库仑排斥倾向于抑制由h-BN衬底引起的相邻碳之间的不对称性。我们证实了这一令人惊讶的现象，通过解决现场库仑排斥相干势近似下处理的紧束缚模型，其中跳跃参数来自密度泛函理论计算的基础上的石墨烯/h-BN异质结构。我们的研究结果表明，在石墨烯/h-BN异质结构中实验观察到的无隙态和带隙态都可以在考虑到现场库仑排斥的实际值以及不同的层间距离后得到理解。最后，我们提出了增强带隙态的方法，这对于石墨烯在下一代电子产品中的潜在应用至关重要。此外，我们认为，带隙抑制的多体效应应该发生在其他范德华异质结构。
2016-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface melting of methane and methane film on magnesium oxide
几种有机材料的表面熔化实验显示了相互矛盾的结果。本文研究了体相CH_4表面熔化和MgO衬底上CH_4薄膜界面熔化过程中界面间的范德华相互作用。这种分析是基于Dzyaloshinskii，Lifshitz和Pitaevskii的理论，其特征在于由频率相关的介电函数的材料中的色散力。氧化镁和甲烷的这些功能获得从光学数据使用的介电响应的振荡器模型。结果表明，在固-液界面和液-气界面上存在着排斥作用。我们还发现，固液界面间的范德华力对MgO基片上的CH_4膜有吸引作用。这表明范德华力导致了体相甲烷在MgO衬底上的完全表面熔化和CH_4在MgO衬底上的界面熔化。
2000-11-22 cond-mat.mtrl-sci
van der Waals interactions between graphitic nanowiggles
用耦合偶极子方法计算了两个平行的石墨微球之间的范德华相互作用。通过考虑离散的原子结构，CDM是明确确定这种相互作用的有效和准确的方法。我们的研究结果表明，范德华力从吸引力到排斥力变化的纳米带沿其长度相对于彼此移动。该特征导致系统在运动过程中的多个稳定和不稳定位置。这些位置可以通过改变GNW的长度来调整。此外，热效应对范德华相互作用的影响也进行了广泛的研究。本文的工作为今后的理论和实验研究提供了有益的指导。
2013-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Observation of near EF Fermi-arc van Hove singularity with prominent coupling to phonon in a van der Waals coupled Weyl semimetal
采用扫描隧道显微镜/光谱和第一性原理计算相结合的方法研究了一种范德华耦合Weyl半金属材料NbIrTe 4.我们观察到一个尖锐的峰值附近的零偏置能量的隧穿电导，其起源是归因于一个van Hove奇异性与拓扑非平凡费米弧状态的Lifshitz过渡。此外，隧道光谱测量显示出令人惊讶的大签名的电子玻色子耦合，这大概是通过增强的电荷磁化率的强烈增强的电子声子耦合。我们在范德华耦合材料中的发现是特别宝贵的，由于适用的剥离技术，通过进一步操纵纳米尺度薄片及其器件中的近费米能范霍夫奇点来搜索奇异的拓扑状态。
2021-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence of Coulomb interaction induced Lifshitz transition and robust hybrid Weyl semimetal in Td MoTe2
使用软X射线角分辨光电子能谱，我们探测的体电子结构的Td MoTe2。我们发现，现场库仑相互作用导致的Lifshitz转变，这是必不可少的电子结构的精确描述。通过实验数据与理论计算的比较，表明了一对能带在I型和II型外尔节点处接触的混合外尔半金属态。揭示库仑相互作用的重要性为理解MoTe2的独特性质开辟了一条新的途径，对于理解这种范德华材料中相关效应，强自旋轨道耦合和超导性之间的相互作用具有重要意义。
2018-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Understanding corrosion inhibition with van der Waals DFT methods: the case of benzotriazole
材料的腐蚀是一种不受欢迎且成本高昂的过程，影响到许多技术领域和日常生活。有机分子基涂料在某些情况下可以作为有效的缓蚀剂。尽管它们已经被使用了60多年，但它们在原子水平上的功能仍然是一个有争议的问题。在这项工作中，计算机模拟方法的基础上密度泛函理论被用来研究苯并三唑（BTAH），最广泛使用和研究的缓蚀剂铜。特别是，质子化和去质子化的BTAH分子在Cu（111）上形成的结构已经确定，并与它们的抑制性能有关。结果发现，氢键，范德华相互作用和空间排斥都有助于塑造如何BTAH分子吸附，在低覆盖率和直立的配置，优选在高覆盖率与平躺的结构。脱氢的苯并三唑分子（BTA）与铜表面的相互作用，而不是由强的化学吸附通过唑部分与铜吸附原子的援助为主。二聚体或链的结构被认为是最稳定的结构，在所有的覆盖率，与扫描隧道显微镜的结果很好地吻合。因此，苯并三唑显示出复杂的相行为，其中范德华力起重要作用，并且取决于覆盖率和其质子化状态，所有这些因素都可能有助于其作为缓蚀剂的有效性。
2015-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Repulsive van der Waals forces due to hydrogen exposure on bilayer Graphene
我们考虑原子氢暴露的影响，以系统的两个未掺杂的石墨烯片生长在二氧化硅表面附近（第一吸附到表面和第二独立的表面附近）。在没有氢原子的情况下，两片之间的范德华力在所有分离处都是吸引力，导致两片靠得更近。然而，随着氢原子的加入，长程范德华相互作用在临界浓度下变成排斥。下面的三层结构（SiO2 -原子氢气-空气）产生长距离排斥，其在足够大的间隔下主导二维未掺杂石墨烯片之间（以及外部石墨烯片与SiO2之间）的更快速衰减的吸引力。这可以是利用气体浓度来调节两个石墨烯片之间的间隔的途径。石墨烯层的掺杂增加了相互作用的吸引部分，因此减少了净排斥相互作用。
2012-01-05 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Thermal quantum field theory and the Casimir interaction between dielectrics
基于热量子场论的松原公式，重新考虑了两块不同厚度介质板之间的Casimir和van der Waals相互作用。我们简要地回顾了在热量子场论的框架下，不使用涨落耗散定理的Lifshitz公式的两个主要推导。一组特殊的条件下，这些推导仍然有效的耗散的存在下，制定。低温行为的Casimir和范德华力之间的相互作用不同的介电常数被发现分析从Lifshitz理论的理想化模型的稀介电常数和真正的介电常数与有限的静态介电常数。在低温下卡西米尔和范德华相互作用的自由能、压力和熵证明了与以前发现的理想金属相同的对温度的普遍依赖性。熵在温度为零时消失，证明了能斯特热定理的正确性。这解决了长期存在的问题的一致性的利弗希茨理论与热力学的情况下，电介质板。得到的渐近表达式进行比较，数值计算的不同和类似的真正的时间和发现是非常好的协议。在介质板的情况下，零频率项的松原和的作用进行了研究。它表明，包括电导率的介电响应模型导致违反能斯特热定理。讨论了这一结果在非接触原子摩擦和实际金属间Casimir相互作用等热点问题中的应用。
2005-10-07 cond-mat.mtrl-sci hep-th quant-ph
Van der Waals interaction between microparticle and uniaxial crystal with application to hydrogen atoms and multiwall carbon nanotubes
本文将van der Waals力的Lifshitz理论推广到原子（分子）与单轴晶体的平面、各向同性材料或单轴晶体构成的长圆柱或圆柱壳相互作用的情形。对于半空间或单轴晶体平板附近的微粒，给出了范德瓦尔斯和Casimir-Polder相互作用自由能的精确表达式。得到了微粒-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，该表达式变得精确。用所得的表达式研究了氢原子（分子）与石墨板或多壁碳纳米管之间的范德华相互作用。为了实现这一点，石墨介电常数沿虚频轴的行为被发现使用的普通和非常射线的石墨的复折射率的光学数据。结果表明，氢原子在多壁碳纳米管内部的位置比在外部的位置具有能量优势。
2005-03-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Comparison of the Lifshitz Theory Using the Nonconventional Fit of Response Functions with Precise Measurements of the Casimir Force
该研究指出修正振子模型拟合材料响应函数的方法不符合基础物理原理，基于此计算的Casimir力与精确实验结果不符，推翻了相关吻合性主张并指明改进方向。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ultrathin Metallic Coatings Can Induce Quantum Levitation between Nanosurfaces
在液体（溴苯或甲苯）中，两个二氧化硅表面之间存在吸引Casimir-Lifshitz力。我们证明，添加一个纳米（5- 50纳米）的金属纳米涂层的表面之一的结果在排斥Casimir Lifshitz力以上的临界分离。这种量子悬浮的开始是随着膜厚度的减小而减小的分离。值得注意的是，迟滞效应可以将吸引力转化为排斥力。从这一点上，我们解释了一个纳米金属涂层如何防止纳米机电系统碰撞在一起。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Nearly room temperature ferromagnetism in pressure-induced correlated metallic state of van der Waals insulator CrGeTe$_3$
二维vanderWaals（vdW）材料中库仑排斥、自旋轨道耦合和Hund耦合能等不同能量尺度之间的复杂相互作用产生了新的新兴物理状态。例如，vdW电荷转移绝缘体CrGeTe $_3$中的铁磁性提供了一个有前途的平台，以使用几层厚的材料同时操纵潜在器件实现的磁和电特性。在这里，我们展示了一个连续调谐的磁和电性能的CrGeTe $_3$单晶使用压力。随着压力的施加，CrGeTe $_3$从室温下居里温度为$T_{\rm{C}} \sim $ 66 K的FM绝缘体转变为相关的2D费米金属，$T_{\rm{C}}$超过$\sim$ 250 K。值得注意的是，在绝缘体-金属转变（IMT）中没有伴随的结构畸变表明，电子基态的压力引起的修改是由电子相关驱动的，这提供了vdW材料中带宽控制IMT的罕见示例。
2021-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Light-Induced Magnetoelectric Effect in van der Waals Magnetic Semiconductor Heterostructures
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
研究揭示了二维磁半导体异质结中超快光激发导致的磁矩转动机制，通过实验和理论分析表明载流子输运改变垂直磁各向异性，从而触发磁化预cession动力学。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Repulsive Casimir forces between solid materials with high refractive index intervening liquids
为了探索固体材料与液体作为中间介质之间的排斥Casimir/van der Waals力，我们分析了各种材料的介电数据，例如PTFE，聚苯乙烯，二氧化硅和二十多种液体。虽然从不同的来源存在的介电数据的显着变化，我们提供了一个方案的基础上测得的静态介电常数，折射率，并应用Kramers Kronig（KK）的一致性介电数据，以创建准确的介电函数在虚频率。后者是必要的更精确的力计算通过Lifshitz理论允许可靠的预测排斥Casimir力。
2010-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Lifshitz theory of wetting films at three phase coexistence: The case of ice nucleation on Silver Iodide (AgI)
假设：当流体接近三相共存时，吸附可能是通过连续形成两个中间润湿膜而发生的。这些润湿层的平衡厚度是分子间力的微妙平衡的结果，如由下面的界面势所指示的。两个可变吸附层的范德华力可以从Dzyaloshinskiii-Lifshitz-Pitaevskii理论精确地公式化，并且可以导出远远超出常规Hamaker理论有效性的解析近似。计算方式：我们考虑了水蒸气在碘化银上的吸附平衡，当接近三相点时，冰和水层可以同时形成并竞争水蒸气。我们对这个复杂系统进行了Lifshitz理论的数值计算，并给出了与数值结果定量一致的解析近似。调查结果：在AgI/水/空气的三相接触线上，表面力促进了AgI/空气和水/蒸汽界面上的冰的生长，从而支持了AgI在大气中的接触成核模式。我们的方法提供了一个框架，在三相共存的吸附的描述，并允许对大气气溶胶的冰成核效率的研究。
2021-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bethe-Slater-curve-like behavior and interlayer spin-exchange coupling mechanisms in two-dimensional magnetic bilayers
层状磁体近年来受到了广泛的关注，然而，其层间自旋交换耦合机制尚未得到揭示。在这里，我们报告了一个Bethe-Slater曲线（BSC）的行为在9个过渡金属二硫属化物双层（MX 2，M=V，Cr，Mn; X=S，Se，Te）和建立层间自旋交换耦合机制，在其范德华间隙使用第一性原理计算。类似于BSC的行为提供了依赖于距离的层间反铁磁（AFM）到铁磁（FM）转变。这一现象的解释与自旋交换耦合机制建立双层CrSe 2作为原型在这项工作中。来自两个相邻界面Se子层的Se pz波函数在层间区域重叠。该区域的自旋取向决定了层间磁耦合。在较短的层间距离，泡利排斥在重叠区域占主导地位，从而有利于反平行取向的自旋，导致层间AFM。对于较长的距离，极化电子在双层中的动能增益平衡了泡利排斥，因此双层更倾向于层间FM状态。因此，AFM-FM转变是泡利排斥和库仑排斥以及动能增益相互竞争的结果。所有这些结果开辟了一条新的路线，以调整层间磁性和揭示的自旋交换耦合机制是最重要的补充，以前建立的。
2020-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Nature of the interactions determining the stacking motif of covalent organic frameworks
共价有机骨架（COF）由于其化学多功能性和大量潜在应用而引起了极大的关注。特别令人感兴趣的是二维COF，其中有机构建单元通过平面内的共价键连接。这些COF的大部分性质由相邻层的相对布置决定。这些通常被发现是横向移位的，这例如减少了层之间的电子耦合。在目前的贡献，我们使用色散校正的密度泛函理论来阐明位移的起源，表明位移是一个结果的极性积木静电排斥的共同概念可能是误导。对于COF-1的代表性情况下，我们发现，静电和范德华相互作用，实际上，有利于共面排列的层和泡利排斥是造成锯齿状AA堆叠的关键因素。一个更深入的分析的静电贡献表明，“经典”库仑排斥之间的环硼氧烷的COF-1的化学直觉建议的积木确实存在，但过度补偿的吸引力的影响，由于在亚苯基单元的电荷渗透。当另外允许层间距离对于每个位移松弛时，情况变得更加复杂，因为然后各种类型的相互作用的不同距离依赖性开始起作用。COF-1计算的整体行为恢复了几个额外的COF与不同大小的π系统和拓扑结构，这意味着所提出的结果是更普遍的相关性。
2021-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Weak Antilocalization Effect up to ~ 120 K in the van der Waals Crystal Fe5-xGeTe2 with Near Room Temperature Ferromagnetism
弱反定域效应是对经典电导率的量子修正，在二维磁体中从未出现过。在本工作中，我们报道了在居里温度Tc ~ 270 K，甚至可以高达~ 120 K的范德华铁磁体Fe 5-xGeTe 2中观察到的WAL效应。Hikami-Larkin-Nagaoka和Maekawa-Fukuyama理论可以很好地描述强自旋轨道耦合（SOC）下的WAL效应。此外，通过角分辨光电子能谱测量和第一性原理计算发现，在60 K附近，样品的磁电阻和磁电导都出现了峰谷交叉现象，这是一个罕见的温度驱动的Lifshitz转变.反射磁性圆二色性测量表明，在120 K以上，可能存在自旋重取向，从而消除WAL效应。我们的研究结果提出了一个罕见的WAL效应的例子在二维铁磁体，也是一个磁输运指纹的强SOC在Fe 5-xGeTe 2。这些结果对于理解这种高Tc巡游铁磁性的相互作用哈密顿量以及设计下一代室温自旋电子或双电子器件具有指导意义。
2021-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Repulsive interactions of a lipid membrane with graphene in composite materials
利用Lifshitz理论研究了脂质膜与石墨烯片覆盖的基底之间的范德华相互作用。得到了浸没在水中的层状平板系统的反射系数。所涉及的材料的介电响应特性也被指定和讨论。我们的计算表明，石墨烯覆盖的衬底可以排斥水中的生物膜。这是由于单层石墨烯引起的系统响应特性的显著变化。还发现范德华相互作用主要由石墨烯的存在主导，而特定衬底的作用是次要的。
2013-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electronic structure of monolayer-CrTe$_2$: an antiferromagnetic 2D van der Waals material
University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；Diamond Light Source Ltd.（钻石光源有限公司）
单层CrTe₂的电子结构通过DFT+U方法在石墨上被研究，揭示其反铁磁基态与低能电子结构的关系。
2025-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Harris-type van der Waals density functional scheme
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文提出一种Harris型van der Waals密度泛函方案，以提高大规模稀疏物质系统DFT计算的效率。
2013-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elevated temperature effects (T > 100 °C) on the interfacial water and microstructure swelling of Na-montmorillonite
本研究通过分子动力学模拟揭示了Na-蒙脱石在100 °C以上的膨胀行为由范德华力和水合力主导，并发现结合DLVO与非DLVO水合相互作用可预测高温膨胀压力。
2024-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Dispersion Interaction of Atoms with Single-Walled Carbon Nanotubes described by the Dirac Model
利用石墨烯的Dirac模型计算了原子、分子与单壁碳纳米管之间的相互作用能和作用力。为此目的，Lifshitz型公式适用于圆柱形几何形状的情况下，与邻近力近似的帮助下使用。所得到的结果进行了比较与那些来自石墨烯的hydrodynic模型。对氢原子和氢分子进行了数值计算。结果表明，狄拉克模型导致较大的值的范德华力比流体动力学模型。对于氢分子，使用这两种模型计算的相互作用能和力大于氢原子。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
