論文の概要: Casimir Arc Plate Geometry: Computational Analysis of Thickness Constraints for Gold and Silver Nanomembranes in MEMS Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.22352v1
• Date: Fri, 26 Dec 2025 19:26:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-30 22:37:30.01094
• Title: Casimir Arc Plate Geometry: Computational Analysis of Thickness Constraints for Gold and Silver Nanomembranes in MEMS Applications
• Title（参考訳）: カシミールアークプレート形状:MEMS用金および銀ナノ膜における厚さ制約の計算解析
• Authors: Anna-Maria Alexandrova, Jesus Valdiviezo,
• Abstract要約: MEMSのアーク・ツー・プレート幾何学により、カシミールベースのアクチュエーターが可能となり、デバイスの信頼性が向上し、スティクションが防止される。 これらの知見は、カシミール力を考慮したMEMS設計と性能に対する厚さ制限を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.20263791972068626
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A theoretical analysis of the Casimir interaction between an arc and plate is conducted, which remains unexplored despite its relevance to Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) fabrication. The configuration consists of a rigid finite plate and a flexible curved nanomembrane, with radius 100 micrometers, initially concave toward the rigid plate. The maximum thickness is evaluated for which the nanomembrane undergoes a change in curvature: from concave to convex with respect to the plate, due to the Casimir interaction. The Casimir energy for a curved surface is derived using the Proximity Force Approximation (PFA) with next-to-leading-order (NTLO) corrections. Kirchhoff-Love theory for a thin isotropic plate of constant thickness is used to estimate the bending energy. Material-dependent effects on the Casimir interaction are evaluated by comparing Au and Ag plates. The maximum thickness is derived where U_Casimir > U_bending for distances in the range of 0.1-1 micrometers. Results show curvature reversal occurs for nanomembranes with nanoscale thicknesses at the studied distances. Silver nanomembranes tolerate greater thickness than gold nanomembranes due to material-dependent properties. Comparison between NTLO-corrected PFA and perturbative PFA confirms the accuracy of the NTLO approach. The Casimir arc-to-plate geometry in MEMS enables Casimir-based actuation, enhances devices reliability, and prevents stiction. These findings provide thickness constraints for MEMS design and performance, accounting for the Casimir force.
• Abstract（参考訳）: マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムズ(MEMS)製造との関係にもかかわらず、アークとプレートのカシミール相互作用に関する理論的解析を行う。 構成は、硬い有限板と柔軟な湾曲したナノ膜で構成され、半径100マイクロメートルで、最初は硬いプレートに向かって凹む。 カシミール相互作用により, ナノ膜は, 凹面から凸面への曲率変化を受け, 最大厚さが評価される。 曲面のカシミールエネルギーは、PFA(Proximity Force Approximation)とNTLO(Next-to-leading-order)の補正を用いて導出される。 一定の厚さの薄い等方性板に対するキルヒホフ・ラブ理論は、曲げエネルギーを推定するために用いられる。 カシミール相互作用に対する材料依存性の影響をAuおよびAgプレートの比較により評価した。 U_Casimir > U_bending for distances in the range of 0.1-1 micrometers。 その結果, ナノ膜厚のナノ膜に対して, 遠距離での曲率逆転が生じることがわかった。 銀ナノ膜は、材料依存性の性質により、金ナノ膜よりも厚い厚さを許容する。 NTLO補正PFAと摂動PFAの比較により,NTLOアプローチの精度が確認された。 MEMSのCasimir arc-to-plateジオメトリは、Casimirベースのアクティベーションを可能にし、デバイスの信頼性を高め、スティクションを防ぐ。 これらの知見は、カシミール力を考慮したMEMS設計と性能に対する厚さ制限を与える。

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