Compulenta

Опубликовано: 02.10.2018

«Квантовая левитация» поможет наноэлектромеханическим устройствам

Изображение science.compulenta.ru

Физики из Швеции, Норвегии и Австралии выяснили, как наноэлектромеханические устройства могут противостоять нежелательному эффекту их компонентов, вызванному действием сил Лифшица.

Обычно возникновение этих сил с квантовыми флуктуациями электромагнитного поля в вакууме — не абсолютной пустоте, постоянно и исчезающих частиц, входят и фотоны. Если рассмотреть, к примеру, две незаряженные параллельные пластины, расположенные рядом, то в зазоре ними рождение фотонов будет ограничиваться. В результате внешнее создаваемое фотонами, превысит в зазоре, и пластины, как показал теоретик Хендрик Казимир, начнут притягиваться.

Известна и другая формулировка, в которой сила, заставляющая сближаться, без привлечения квантовых флуктуаций аналогом давно известного ван-дер-ваальсова взаимодействия. Согласно этому определению, на тех расстояниях, где эффекты запаздывания электромагнитного становятся существенными. Если же расстояние телами невелико (~10 нм), а эффекты запаздывания роли специалисты говорят о силах Ван-дер-Ваальса.

Модельная несимметричная система для (иллюстрация Applied несимметричная система для (иллюстрация Applied Letters).

До сих пор мы обсуждали только притягивающие но это не значит, что их нельзя отталкивательными. Возможность такого превращения советский учёный Евгений Лифшиц, который рассмотрел пример металлических тел и разделяющего их вакуума, а более общий объектов и среды с произвольными значениями диэлектрической ε2 и ε3. При корректном подборе параметров ε1 > ε3 > ε2) вычисляемая сила становится что и было подтверждено в недавних экспериментах.

Авторы ещё усложнили задачу, сделав систему несимметричной: в их модели на один из взаимодействующих объектов — из диоксида наносилось тончайшее (5–50 Å) покрытие. В пространстве пластинами находилась (бромбензол или толуол).

Как оказалось, добавления покрытия сила приобретает очень интересную зависимость от расстояния диэлектрическими пластинами. На относительно больших имеет отталкивательный характер, сила отталкивания увеличивается по мере сближения и со временем достигает значение которого возрастает при толщины золотой плёнки. При дальнейшем сближении ослабляется, а на какой-то критической также определяемой толщиной металлического покрытия, и вовсе пропадает. Когда делают ещё более узким, сила становится притягивающей.

Возможность и наблюдения эффекта левитации объектов в жидкости должна заинтересовать разработчиков микро- устройств, для миниатюрных элементов притягивающее особо опасно. Именно поэтому будущих расчётах физики планируют смоделировать других материалов (оксида оксида гафния), часто в микроэлектрических и микрооптических системах.

Полный вариант отчёта опубликован в журнале Applied Letters.

Информация science.compulenta.ru со ссылкой на материалы Phys.Org.

Автор оригинального текста: Дмитрий СафинАвтор оригинального текста: Дмитрий Сафин.

2011-10-10

rss