含色散特异材料三明治结构的量子悬浮效应

发布时间：2019-01-02 15:58

【摘要】：在金属板与电介质材料板基底间插入色散特异材料板形成三明治结构,并对其Casimir作用力进行了研究.基于Casimir-Lifshitz理论,通过麦克斯韦应力张量计算了真空涨落的辐射压,并对三明治结构利用电磁模式传输矩阵方法进行了数值计算分析.计算结果表明,原本两板结构中存在的Casimir吸引力,在插入特异材料板后的三明治结构中将转变为斥力,从而使轻薄的金属板产生量子悬浮效应。讨论了特异材料板的色散电磁响应特性以及电介质板基底的影响,结果表明特异材料磁等离子频率越大、磁共振频率越小以及电介质板基底的介电常数越小时,三明治结构中获得的斥力越大.此外,板间距增加到一定范围时,三明治结构中将出现Casimir平衡回复力.特异材料填充因子越小、三明治结构中层距和层厚越大时,三明治结构间的回复力会出现在较长距的位置.三明治结构中的量子悬浮效应与平衡回复力可保证微纳米机械系统稳定性,展现出基于真空辐射压的应用前景.
[Abstract]:A sandwich structure was formed by inserting a dispersion-specific material plate between a metal plate and a dielectric plate substrate, and its Casimir force was studied. Based on Casimir-Lifshitz theory, the radiation pressure of vacuum fluctuation was calculated by Maxwell stress Zhang Liang, and the numerical analysis of sandwich structure using electromagnetic mode transfer matrix method was carried out. The calculation results show that the Casimir attraction existing in the original two-plate structure will be transformed into repulsive force in the sandwich structure after the insertion of the special material plate, which will result in the quantum suspension effect of the thin metal plate. The dispersion electromagnetic response characteristics of special material plates and the influence of dielectric substrate are discussed. The results show that the larger the magnetic plasma frequency, the smaller the magnetic resonance frequency and the smaller the dielectric constant of the dielectric substrate. The greater the repulsion in the sandwich structure. In addition, when the plate spacing is increased to a certain range, the Casimir equilibrium recovery force will appear in the sandwich structure. The smaller the filling factor of the specific material, the greater the middle distance and the thicker the sandwich structure, and the longer the distance between the sandwich structures is. The quantum suspension effect and equilibrium recovery force in sandwich structure can guarantee the stability of micro / nano mechanical system, which shows the application prospect based on vacuum radiation pressure.
【作者单位】： 杭州电子科技大学通信工程学院;同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(Nos.11574068,61501157,61405051) 浙江省自然科学基金(No.LY14A040008)资助~~
【分类号】：O413

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本文编号：2398697