Флуктуационно-электромагнитное взаимодействие движущихся частиц с поверхностями

• Автор: Кясов, Артур Алиевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 222 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ С.
| ВВЕДЕНИЕ
' ГЛАВА
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ФЛУКТУАЦИЙ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ К ОПИСАНИЮ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧАСТИЦ С ПОВЕРХНОСТЬЮ
1.1 Теория электромагнитных флуктуаций и флуктуационнодиссипационные соотношения
1.2 Применение флуктуационно-диссипационных соотношений в статических задачах
1.3 Применение флуктуационно-диссипационных соотношений в динамических задачах. Критический обзор литературы
Заключение
ГЛАВА
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВИЖУЩИХСЯ ЧАСТИЦ С ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
2.1 Физические процессы в системе движущаяся частица-поверхность в режиме малых скоростей и функция диэлектрического отклика
^ поверхности
2.2 Заряженная частица
* 2.3 Дипольная молекула
2.4 Квадрупольная молекула
2.5 Нейтральная сферическая частица. Дипольное приближение
2.5.1 Связь между скоростью диссипации энергии флуктуационного электромагнитного поля, тангенциальной силой и скоростью нагрева движущейся частицы
2.5.2 Вычисление силы
2.5.3 Скорость нагрева частицы
2.5.4 Нейтральная сферическая частица. Квадрупольное приближение
2.5.5 Бездиссипативное взаимодействие движущейся частицы с поверхностью. Резонансный эффект
2.5.6 Эффекты пространственной дисперсии
Заключение
ГЛАВА
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВИЖУЩИХСЯ ЧАСТИЦ С ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ КАНАЛОМ
3.1 Заряженная частица
3.2 Дипольная молекула
3.3 Нейтральная сферическая частица. Дипольное приближение
* 3.3.1 Связь между скоростью диссипации энергии флуктуационного
электромагнитного поля, тангенциальной силой и скоростью нагрева
* движущейся частицы

3.3.2 Вычисление силы
3.4 Взаимодействие нейтральной сферической частицы с тонкой нитью
3.5 Скорость нагрева движущейся частицы
3.6 Движение частицы в цилиндрическом канале
1 Заключение
ГЛАВА
РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ТЕОРИЯ ФЛУКТУАЦИОННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВИЖУЩИХСЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ С ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
4.1 Электрический и магнитный дипольные моменты движущейся частицы в лабораторной системе отсчета. Общий вид силы, действующей на частицу,
обладающую в лабораторной системе электрическим и магнитным моментами
4.2 Решение граничной задачи для системы уравнений Максвелла. Определение индуцированного движущимся атомом электромагнитного поля поверхности
4.3 Определение запаздывающей гриновской функции
4.4 Вычисление сил
4.5 Вычисление скорости нагрева частицы
V 4.6 Частица с постоянным дипольным и магнитным моментами
Заключение
ГЛАВА
ФЛУКТУАЦИОННО-ДИССИПАТИВНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАНОЗОНДОВ С
ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И МЕЖДУ ДВУМЯ плоскими ПОВЕРХНОСТЯМИ
5.1 Приближение аддитивности
5.2 Флуктуационно -диссипативные силы для низкочастотных механизмов поглощения нанозонда и поверхности
5.3 Высокочастотные механизмы поглощения
5.4 Трение плоских поверхностей
Заключение
ГЛАВА
РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ РАСЧЕТОВ И СРАВНЕНИЕ С ЭКСПЕРИМЕНТАМИ
6.1 Тангенциальные силы и тепловой нагрев зонда
6.1.1 Нерелятивистский предел для тангенциальной силы
6.1.2 Эффекты запаздывания
6.2 Эксперименты с кварцевым микробалансом. Скользящее трение адсорбатов
6.3 Диссипативные силы в модуляционном режиме атомно -силовых микроскопов
6.4 Нормальное и латеральное взаимодействие нейтральных
пучков с плоской поверхностью
Заключение

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
< ПРИЛОЖЕНИЯ
A. Решение уравнения Пуассона
1) Плоская поверхность
и) Цилиндрическая поверхность
B. Соотношение между скоростью диссипации энергии флуктуационного электромагнитного поля в различных системах отсчета
C. Флуктуационно-диссипационная теорема и корреляторы
физических величин
Б.Математические детали вычисления корреляторов физических
величин
Е. Интегралы перекрытия частотных спектров
Б. Релятивистская теория
1 .Фурье -компоненты векторов электрической и магнитной поляризации,
векторы Герца
2.Вычисление запаздывающих гриновских функций излучения в среде... 208 «. ЛИТЕРАТУРА
где индекс 1 обозначает тип материала, е1а и е^- соответствующие статические и оптические значения диэлектрической проницаемости, ю0| и у, - частота и ширина линии. Отвечающие (2.23) и (2.15) функции А’(а) можно записать в одинаковой форме
где )=0,Ь обозначают Друде (Б) и лоренцевскую (Ь) диэлектрическую функцию. Параметры соj и В} приведены в Таблице 1 Приложения Е.
Перейдем теперь к последовательному рассмотрению консервативных и неконсервативных сил ФЭВ на движущихся частицах, причем сначала не будем учитывать пространственную дисперсию ФДОП. Соответствующие расчеты основываются на точном решении уравнения Пуассона для фурье-компонент индуцированного электрического потенциала и ФДТ, при этом легко воспроизводятся все известные в литературе результаты (для зарядов и дипольных частиц. Детали расчетов приведены в приложениях А-П и в наших работах [26, 27, 32, 33, 103].
2.2 Заряженная частица
Рассматриваем частицу с зарядом 2е, движущуюся с нерелятивистской скоростью V, параллельно плоской поверхности на расстоянии г0 от нее. Расстояние г0 предполагается много больше характерного размера частицы а, что позволяет рассматривать ее как точечную, а также игнорировать атомарную структуру поверхности, описывая ее локальной диэлектрической проницаемостью е(о)). Систему координат, связанную с поверхностью, вводим таким образом, чтобы ось х была направлена параллельно поверхности, а ось г перпендикулярно, (см. рис.2.2). Тогда

(2.24)