Φαινόμενο Casimir

  1. MSc thesis
  2. Καλυβιώτη, Ευθαλία
  3. Προχωρημένες Σπουδές στη Φυσική (ΠΣΦ)
  4. 29 Σεπτεμβρίου 2019 [2019-09-29]
  5. Ελληνικά
  6. 51
  7. Ζούπας, Ανδρέας
  8. Δύναμη Casimir, Lamoreaux, MEMS,NEMS
  9. 2
  10. 1
  11. 12
  12. πίνακες 0, σχήματα 6, εικόνες 10
    • Το φαινόμενο Casimir είναι η έλξη μεταξύ δύο αφόρτιστων παράλληλων αγώγιμων πλακών όταν αυτές βρεθούν σε μικρή απόσταση. Το φαινόμενο παρατηρήθηκε πρώτη φορά από τον H.B.G Casimir το 1948, το οποίο φέρει και το όνομά του. Το φαινόμενο επί δεκαετίες απασχολούσε τους Φυσικούς κυρίως σε θεωρητικό επίπεδο. Τα τελευταία χρόνια ωστόσο, με την ανάπτυξη της μικρο και νανο τεχνολογίας, το ενδιαφέρον για το φαινόμενο αυξήθηκε. Η πρώτη μέτρηση της δύναμης Casimir, με σύγχρονο πλέον εξοπλισμό, έγινε το 1997 από τον Steeve Lamoreaux. Παρόλο όμως που η θεωρητική μελέτη αναφερόταν σε δύο παράλληλες πλάκες, κάτι τέτοιο είναι δύσκολο να επιτευχτεί πειραματικά, γιατί σε τέτοιες μικρές αποστάσεις είναι δύσκολο να τοποθετηθούν οι πλάκες σε απόλυτη παράλληλη θέση. Οι περισσότερες προσπάθειες μέτρησης της δύναμης, όπως και αυτή του Lamoreux, έγιναν χρησιμοποιώντας μία παραλλαγή της διάταξης Casimir. Η παραλλαγή αυτή αποτελούσε μία επίπεδη επιφάνεια και μία σφαιρική. Ακολούθησαν και άλλες πειραματικές μετρήσεις όπως αυτή των Gianni Carugno και Roberto Onofrio, που αναπαρήγαγαν την αρχική διάταξη του Casimir. Οι πειραματικές μετρήσεις συμφωνούσαν με την θεωρητική πρόβλεψη. Οι διατάξεις που επηρεαζόταν κυρίως από τις δυνάμεις Casimir, ήταν οι micro και nano electro mechanical systems (MEMS και NEMS αντίστοιχα). Η εφαρμογή αυτών των διατάξεων τα τελευταία χρόνια είναι ευρεία. Η κύρια δυσλειτουργία τους είναι η προσκόλλησή των κινούμενων τμημάτων τους όταν αυτά ερχόταν σε κοντινή επαφή. Η μελέτη της δύναμης Casimir οδήγησε στην ανάγκη τροποποίησης των ιδιοτήτων των υλικών καθώς και στην αλλαγή της γεωμετρίας των διατάξεων ώστε να αποτρέπονται φαινόμενα μόνιμης προσκόλλησης.
    • The Casimir effect is the attractive force between two parallel uncharged conducting plates. The effect was first predicted byH.B.G Casimir (1948) and for many years was nothing more than a theoretical research. However, the past few years with the growth of micro and nano technology, the curiosity for the Casimir effect increased. The first attempt based on modern equipment was in 1997 by Steve Lamoreaux. Although the theoretical study was based on two parallel plates set-up, this was difficult to implement in an experiment because it was extremely difficult to achieve absolute stillness of the plates in such small distances. Most attempts to measure the force, such asLamoreaux’s, used a variant of Casimir’s theoretical setup: a sphere and a plate. Many attempts to measure Casimir’s force, followed. Gianni Carugno and Roberto Onofrio used for their experiment the device studied in the original paper. The experimental results were in good agreement with the theoretical prediction. The Micro and Nano Electro Mechanical Systems were the first mechanical devices that were affected by the existence of the Casimir force. MEMS and NEMS are widely used now days. Their main dysfunction, due to the Casimir force, is the permanent adhesion of their moving parts when they are brought in close distance. By studying the Casimir effect we end up at the conclusion that changes both of the material properties and of the geometry of the devices can prevent permanently adhesion.
  14. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.