論文の概要: Casimir and Casimir-Polder Forces in Graphene Systems: Quantum Field
Theoretical Description and Thermodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.09979v1
- Date: Mon, 21 Sep 2020 16:03:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-01 11:22:03.193407
- Title: Casimir and Casimir-Polder Forces in Graphene Systems: Quantum Field
Theoretical Description and Thermodynamics
- Title（参考訳）: グラフェン系におけるカシミールとカシミールの力:量子場理論記述と熱力学
- Authors: G. L. Klimchitskaya and V. M. Mostepanenko
- Abstract要約: グラフェンシートと相互作用する偏光性原子に対するカシミール・ポルダーおよびカシミール自由エネルギーエントロピーの低温挙動に関する最近の研究結果をレビューした。
ゼロギャップと非ゼロケミカル電位に関する新たな知見を報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We review recent results on the low-temperature behaviors of the
Casimir-Polder and Casimir free energy an entropy for a polarizable atom
interacting with a graphene sheet and for two graphene sheets, respectively.
These results are discussed in the wide context of problems arising in the
Lifshitz theory of van der Waals and Casimir forces when it is applied to
metallic and dielectric bodies. After a brief treatment of different approaches
to theoretical description of the electromagnetic response of graphene, we
concentrate on the derivation of response function in the framework of thermal
quantum field theory in the Matsubara formulation using the polarization tensor
in (2+1)-dimensional space-time. The asymptotic expressions for the
Casimir-Polder and Casimir free energy and entropy at low temperature, obtained
with the polarization tensor, are presented for a pristine graphene as well as
for graphene sheets possessing some nonzero energy gap $\Delta$ and chemical
potential $\mu$ under different relationships between the values of $\Delta$
and $\mu$. Along with reviewing the results obtained in the literature, we
present some new findings concerning the case of zero gap and nonzero chemical
potential. The conclusion is made that the Lifshitz theory of the Casimir and
Casimir-Polder forces in graphene systems using the quantum field theoretical
description of a pristine graphene, as well as real graphene sheets with
$\Delta>2\mu$ or $\Delta<2\mu$, is consistent with the requirements of
thermodynamics. The case of graphene with $\Delta=2\mu\neq 0$ leads to an
entropic anomaly, but is argued to be physically unrealistic. The way to a
resolution of thermodynamic problems in the Lifshitz theory based on the
results obtained for graphene is discussed.
- Abstract（参考訳）: グラフェンシートと2枚のグラフェンシートが相互作用する分極性原子に対するエントロピーとしてカシミール-ポルダーとカシミール自由エネルギーの低温挙動に関する最近の研究結果を紹介する。
これらの結果は、ファンデルワールスとカシミール力のリフシッツ理論において、金属や誘電体に適用されたときに生じる問題の範囲内で議論される。
グラフェンの電磁応答に関する理論的な記述に対する様々なアプローチを簡潔に処理した後、(2+1)次元時空における偏極テンソルを用いた松原定式化における熱量子場理論の枠組みにおける応答関数の導出に集中する。
偏光テンソルで得られる低温におけるカシミール-ポルダーとカシミール自由エネルギーとエントロピーの漸近的な表現は、非零エネルギーギャップを持つグラフェンシートに対して$\delta$ と化学ポテンシャル $\mu$ を、$\delta$ と $\mu$ の値の異なる関係の下で提示される。
文献で得られた結果の見直しとともに,ゼロギャップと非ゼロケミカルポテンシャルに関する新たな知見を提示する。
この結論は、グラフェン系におけるカシミールとカシミール=ポルダーの力のリフシッツ理論は、原始グラフェンの量子場理論的な記述と、実グラフェンシートの$\delta>2\mu$ または $\delta<2\mu$ は熱力学の要求と一致するというものである。
$\Delta=2\mu\neq 0$ のグラフェンの場合、エントロピックな異常が生じるが、物理的には非現実的である。
グラフェンの結果に基づくリフシッツ理論における熱力学的問題の解法について考察した。
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