論文の概要: Casimir forces on suspended thin dielectric membranes covered with graphene

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.21437v1
• Date: Thu, 15 Oct 2026 07:46:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-16 19:13:16.257871
• Title: Casimir forces on suspended thin dielectric membranes covered with graphene
• Title（参考訳）: グラフェン被覆懸濁誘電体膜のカシミール力
• Abstract要約: カジミールのグラフェンに対する熱効果は、通常の金属や誘電体に比べて著しく小さい。 グラフェンの下にある固体基板を薄い誘電体膜に置き換えることで、この強い熱的依存を部分的に回復できることが理論的に示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5448879628541388
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate the Casimir force on thin suspended dielectric layers covered with graphene, both theoretically and experimentally. Thermal effects of the Casimir force on graphene occur at separations significantly smaller compared to ordinary metals and dielectrics. At such small separations, the Casimir force is sufficiently strong to be measured experimentally. However, the presence of substrates to support the graphene significantly reduces the enhancement. We show theoretically that replacing the solid substrate beneath graphene with a thin dielectric membrane partially restores this strong thermal dependence. One of the interacting objects is a solid gold plate. The other object is a suspended dielectric membrane made of either 15 nm of silicon oxide or 13 nm silicon nitride, covered with graphene. At a separation of $\sim$500 nm, theoretical predictions yield changes in the Casimir pressure of up to 54 % and 40 % for silicon oxide and silicon nitride, respectively, when the temperature is increased from 10 K to 294 K. Measurements were performed for graphene on a suspended silicon nitride membrane at room temperature, using a gold-coated sphere attached to a cantilever as the force sensor. The measured force gradient is consistent with the theoretical prediction, although the thermal dependence could not be resolved, in part because of uncertainties in the optical properties of silicon nitride. Replacing a bulk substrate with a thin dielectric membrane covered with graphene provides a substantial reduction of the Casimir force, which may facilitate the stable operation of neutral nanomechanical elements at small separations.
• Abstract（参考訳）: グラフェンを被覆した薄い懸濁誘電体層のカシミール力について理論的および実験的に検討した。 カジミールのグラフェンに対する熱効果は、通常の金属や誘電体に比べて著しく小さい。 このような小さな分離では、カシミール力は十分に強く、実験的に測定できる。 しかし、グラフェンを担持する基質の存在は、増強を著しく減少させる。 グラフェンの下にある固体基板を薄い誘電体膜に置き換えることで、この強い熱的依存を部分的に回復できることが理論的に示されている。 相互作用する物体の1つは、固体金板である。 他の物体は15nmの酸化ケイ素または13nmの窒化ケイ素からなる懸濁誘電体膜であり、グラフェンで覆われている。 温度が10Kから294Kに上昇すると, カシミール圧力は最大54 %, 窒化ケイ素の40 %に変化し, 室温で懸濁した窒化ケイ素膜上でのグラフェンの測定を行った。 測定された力勾配は理論的な予測と一致しているが、窒化ケイ素の光学的性質の不確かさのために熱的依存は解決できない。 グラフェンで覆われた薄い誘電体膜でバルク基板をリプレースすると、カシミール力は大幅に減少し、小さな分離で中性ナノメカニカル元素の安定な運転を促進する可能性がある。

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