論文の概要: Casimir-Lifshitz force with graphene: theory versus experiment, role of spatial non-locality and of losses
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.18651v2
- Date: Fri, 20 Jun 2025 15:03:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-23 19:00:04.682423
- Title: Casimir-Lifshitz force with graphene: theory versus experiment, role of spatial non-locality and of losses
- Title（参考訳）: カシミール・リフシッツ力とグラフェン:理論対実験、空間的非局所性の役割、損失
- Authors: Pablo Rodriguez-Lopez, Mauro Antezza,
- Abstract要約: グラフェンの電磁応答における空間的非局所性と損失がカシミール・リフシッツ相互作用に及ぼす影響を解析した。
利用可能な実験のパラメータについて、3つのモデルを用いたカシミール・リフシッツ力の理論的予測は事実上同一であることを示す。
グラフェン構造を含むカシミール・リフシッツ力の測定結果と比較した。
- 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 analyze the impact of spatial non-locality and losses in the electromagnetic response of graphene on the Casimir-Lifshitz interaction. To this purpose, we calculate the Casimir-Lifshitz force (CLF) between a gold sphere and a graphene-coated SiO$_2$ plane and compare our finding with the recent experiment in PRL {\bf 126}, 206802 (2021) and PRB {\bf 104}, 085436 (2021). We calculated the CLF using three different models for the electromagnetic response of graphene: electric conductivity using a non-local and lossy Kubo model, electric conductivity using the local and lossy Kubo model, and the non-local and lossless polarization operator model. The relation between these three models has been recently explored in PRB {\bf 111}, 115428 (2025). We show that, for the parameters of the available experiments, the theoretical predictions for the Casimir-Lifshitz force using the three models are practically identical (having a relative differences smaller than $10^{-3}$). This implies that for those given experiments, both non-local and lossy effects in the graphene response are completely negligible. We also find that this experiment cannot distinguish between the Drude and Plasma prescriptions for the involved materials (gold and graphene). Our findings are relevant for present and future comparisons with experimental measurement of the Casimir-Lifshitz force involving graphene structures. Indeed, we show that an extremely simple local Kubo model for the electric conductivity, explicitly depending on Dirac mass, chemical potential, losses and temperature, is largely enough for a totally comprehensive comparison with typical experimental configurations. We also show how the Polarization tensor must be used and modified in general, for phenomena needing a more fine response function, i.e. requiring both the spatial non-locality and losses.
- Abstract（参考訳）: グラフェンの電磁応答における空間的非局所性と損失がカシミール・リフシッツ相互作用に及ぼす影響を解析した。
この目的のために、金球とグラフェン被覆SiO$2$平面の間のカシミール・リフシッツ力(CLF)を計算し、最近のPRL {\bf 126}, 206802 (2021) と PRB {\bf 104}, 085436 (2021) での実験と比較した。
グラフェンの電磁応答に関する3つの異なるモデルを用いてCLFを計算した。非局所・損失Kuboモデルを用いた導電率、局所・損失Kuboモデルを用いた導電率、非局所・損失Kuboモデルによる非局所・無損失偏光演算子モデルである。
これらの3つのモデルとの関係は、最近 PRB {\bf 111}, 115428 (2025) で研究されている。
得られた実験のパラメータについて、3つのモデルを用いたカシミール・リフシッツ力の理論的予測は実質的に同一である(相対的な差が10^{-3}$より小さい)。
これは、与えられた実験に対して、グラフェン反応における非局所効果と損失効果が完全に無視可能であることを意味する。
また, 本実験では, 関連する材料(金, グラフェン)のドリュード法とプラズマ法とを区別できないことがわかった。
グラフェン構造を含むカシミール・リフシッツ力の測定結果と比較した。
実際、電気伝導率の極めて単純な局所Kuboモデルが、ディラック質量、化学的ポテンシャル、損失、温度に依存して、典型的な実験構成と完全に総合的に比較するのに十分であることを示す。
また、より微細な応答関数を必要とする現象、すなわち空間的非局所性と損失の両方を必要とする現象に対して、偏極テンソルをどのように使用・修正するかを示す。
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