中國科大在卡斯米爾效應的磁場調控研究中有進展
時間：2024-06-04 來源：中國科學報
近日，中國科學技術大學教授曾長淦、副研究員張匯研究團隊在磁場調控卡斯米爾力研究方面取得重要進展。該團隊以磁流體為中間介質，成功實現了磁場調控下卡斯米爾（Casimir）吸引力到排斥力的可逆轉變。5月24日，相關研究成果在線發表于《自然-物理學》。
卡斯米爾效應是荷蘭物理學家亨德里克·卡斯米爾于1948年預言的一種現象，即在真空中兩片電中性金屬板在亞微米尺度上會因量子漲落而通常出現吸引力。除了量子力學基礎研究的價值，卡斯米爾效應還受到工業界的關注，因為卡斯米爾力對微機電系統器件影響很大。人們希望實現對卡斯米爾力的調控，特別是實現卡斯米爾力從吸引力到排斥力的外場調控。根據Lifshitz理論，卡斯米爾力受材料介電函數和磁導率影響，而之前的研究主要關注材料的介電函數設計，而大多數材料的介電函數對外場不敏感，使得外場調節卡斯米爾力一直是一個巨大挑戰。
研究團隊把目光轉向材料的磁導率調控。他們發現，磁流體的磁導率可以被磁場所顯著調節。經研究團隊的巧妙設計，選擇以磁流體作為中間介質來研究金球和二氧化硅襯底之間的卡斯米爾效應。通過計算與實驗相結合，他們發現可以在很大的參數空間（磁場大小、金球與襯底距離、磁流體體積分數）范圍調節卡斯米爾力，特別是實現了磁場調控的卡斯米爾吸引力到排斥力的可逆轉變。
在這一工作中，研究團隊克服了種種困難，開發了一種適用于非透明液體中卡斯米爾力測量的特殊懸臂梁裝置。研究人員介紹，此次發現將推動量子漲落效應調控的深入研究和可能應用，為未來發展基于可調控卡斯米爾效應的微機電系統器件提供了新思路。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41567-024-02521-0
