論文の概要: Electrodynamics of carbon nanotubes with non-local surface conductivity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.15287v1
• Date: Thu, 18 Sep 2025 15:38:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-22 18:18:10.848473
• Title: Electrodynamics of carbon nanotubes with non-local surface conductivity
• Title（参考訳）: 非局所表面伝導性カーボンナノチューブの電気力学
• Authors: Tomer Berghaus, Touvia Miloh, Oded Gottlieb, Gregory Ya. Slepyan,
• Abstract要約: 非局所伝導性のモデルは、擬スピンに対するディラック方程式に適用されたKubo法に基づいて展開される。 非局所性のため、局所伝導度限界で消失する新しいタイプの固有モードが生成される。 ナノアンテナや他の電子機器の設計への潜在的な応用についても論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: A new framework that can be utilized for the electrodynamics of carbon nanotubes (CNTs) with non-local surface conductivity (spatial dispersion) is presented. The model of non-local conductivity is developed on the basis of the Kubo technique applied to the Dirac equation for pseudospins. As a result, the effective boundary conditions for the electromagnetic (EM) field on a CNT surface are formulated. The dispersion relation for the eigenmodes of an infinitely long CNT is obtained and analyzed. It is shown that due to nonlocality, a new type of eigenmodes are created that disappear in the local conductivity limit. These eigenmodes should be properly accounted for in the correct formulation of the CNT end conditions for the surface current, which are manifested in the EM-field scattering problem. Additional boundary conditions that consider nonlocality effects are also formulated based on the exact solution obtained for the surface current by means of using the Wiener-Hopf (WH) technique for a semi-infinite CNT. The scattering pattern of the EM-field is simulated by a finite-length model of a CNT, using a numerically solved integral equation for the surface current density and its approximate analytical solution. Thus, the scattering field of a CNT prevailing in the wide frequency range from THz to infrared light is analytically solved and analyzed. The newly obtained results are then utilized for determining the optical forces exerted on a CNT of finite length. Potential applications for the design of nanoantennas and other electronic devices, including pointing out some future directions, are also discussed.
• Abstract（参考訳）: 非局所表面伝導性(空間分散)を有するカーボンナノチューブ(CNT)の電気力学に利用できる新しい枠組みを提案する。 非局所伝導性のモデルは、擬スピンに対するディラック方程式に適用されたKubo法に基づいて展開される。 これにより、CNT面上の電磁界(EM)の有効境界条件が定式化される。 無限長CNTの固有モードの分散関係を求め解析する。 非局所性のため、局所伝導度限界で消失する新しいタイプの固有モデムが生成される。 これらの固有モードは、EM場散乱問題に現れる表面電流に対するCNT端条件の正しい定式化において適切に考慮されるべきである。 非局所性効果を考慮した追加境界条件も、半無限CNTにウィナーホップ法(WH)を用いて表面電流に対して得られた正確な解に基づいて定式化される。 EMフィールドの散乱パターンは、表面電流密度と近似解析解に対する数値解積分方程式を用いて、CNTの有限長モデルによりシミュレートされる。 これにより、THzから赤外光まで広い周波数範囲で発生するCNTの散乱場を解析的に解き、解析する。 新たに得られた結果は、有限長のCNTに作用する光力を決定するために利用される。 ナノアンテナや他の電子機器の設計への潜在的な応用についても論じる。

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