英文原題：Physical Limit of Nonlinear Brownian Oscillators in Quantum Trap
通訊作者：郭萬林，劉小飛，南京航空航天大學，航空航天結構力學及控制全國重點實驗室，納智能材料與器件教育部重點實驗室
作者：Fangyuan Chen (陳方園), Zepu Kou (寇澤普), Zonghuiyi Jiang (蔣宗惠一)，Wanlin Guo(郭萬林)，Xiaofei Liu (劉小飛)
大至橋梁、小至碳管，機械振子的回復力一般由共價鍵提供。乙醇環(huán)境下覆蓋特氟龍涂層的金基底對懸浮金粒子提供了起源于電磁漲落的量子勢阱(非單調范德華勢)，同時金粒子受到熱力學漲落致隨機力和阻尼力，該體系有望用于構建完全由漲落效應控制的機械振子。
圖1. (a) 量子勢阱中沿法向的非線性布朗振子示意圖. (b) 不同條件下覆蓋特氟龍涂層的金基底對懸浮金板的非單調范德華勢. (c) 不同寬度、溫度下，200納米厚金方板在覆蓋10納米特氟龍的金基底的量子勢阱中等效固有頻率
近日，南京航空航天大學郭萬林教授團隊劉小飛副研究員課題組在JPC Letters上發(fā)表了關于量子勢阱中非線性布朗振子物理極限的研究。通過準簡諧近似和朗之萬隨機動力學仿真研究不同構型金粒子(方板、打孔方板、球體)在量子勢阱中等效固有頻率、等效阻尼比、動力學譜密度。
圖2. (a) 不同特氟龍厚度下，200納米厚金方板等效阻尼比-寬度關系，藍色和紅色曲線采用Stokes阻尼模型和壓縮薄膜模型，同一條件取二者較大值. (b）采用等效Stokes模型和等效壓縮薄膜模型，0.5微米打孔金方板等效阻尼比-打孔晶格常數(shù)關系. (c) 金球等效阻尼比-半徑關系
在連續(xù)介質Lifshitz理論適用范圍內(平衡間距大于液體層產(chǎn)生分子尺寸效應的間距)，同時考慮小間距極限下發(fā)散的流體黏性阻尼力，打孔金板等效阻尼比在室溫下可低至6.4。由于更低的動力學黏性系數(shù)和更深的量子勢阱，400 K下等效阻尼比可進一步低至1.3。
非單調范德華勢阱提供了構建完全由漲落效應控制的機械振子，通過構型設計可將等效阻尼比降至較小值，預示實驗上測得漲落效應控制的隨機布朗振子動力學譜密度的可行性。量子勢阱將提供一種潛在的驗證連續(xù)介質流體力學阻尼模型在介觀/納觀適用性及受限液體層分子尺寸效應實際臨界間距的手段。
相關論文發(fā)表在JPC Letters上，南京航空航天大學博士研究生陳方園為文章的第一作者， 郭萬林教授、劉小飛副研究員為通訊作者。
郭萬林，南京航空航天大學教授，國際前沿科學研究院院長。1981至1991年，在西北工業(yè)大學獲學士、固體力學碩士和博士學位。1996年獲國家杰出青年基金，1999年受聘為國家教育部“長江學者”特聘教授，2012年獲全國優(yōu)秀科技工作者稱號，2013年獲徐芝綸力學獎，2019年獲頒何梁何利基金科學與技術進步獎和國際力學獎Eric Reissner Award。
劉小飛，南京航空航天大學副研究員。2006至2016年，在南京航空航天大學獲學士、力學博士學位。從事范德華作用理論、微納尺度力學、分子力場等方向的研究，相關成果發(fā)表于Phys. Rev. Lett., Nat. Nanotech., Nat. Commun., J. Phys. Chem. Lett.等學術期刊。博士論文獲評2017年度力學學會優(yōu)秀博士論文，獲國家自然科學基金青年科學基金、面上項目資助。
課題組主頁：
https://faculty.nuaa.edu.cn/liuxiaofei/zh_CN/index.htm
原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/02/26/e9842453e2/
