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Van der Waals torque and force between dielectrically anisotropic layered media

机译:范德瓦尔斯介电各向异性之间的扭矩和力   分层媒体

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摘要

We analyse van der Waals interactions between a pair of dielectricallyanisotropic plane-layered media interacting across a dielectrically isotropicsolvent medium. We develop a general formalism based on transfer matrices toinvestigate the van der Waals torque and force in the limit of weakbirefringence and dielectric matching between the ordinary axes of theanisotropic layers and the solvent. We apply this formalism to study thefollowing systems: (i) a pair of single anisotropic layers, (ii) a singleanisotropic layer interacting with a multilayered slab consisting ofalternating anisotropic and isotropic layers, and (iii) a pair of multilayeredslabs each consisting of alternating anisotropic and isotropic layers, lookingat the cases where the optic axes lie parallel and/or perpendicular to theplane of the layers. For the first case, the optic axes of the oppositelyfacing anisotropic layers of the two interacting slabs generally possess anangular mismatch, and within each multilayered slab the optic axes may eitherbe the same, or undergo constant angular increments across the anisotropiclayers. In particular, we examine how the behaviors of the van der Waals torqueand force can be "tuned" by adjusting the layer thicknesses, the relativeangular increment within each slab, and the angular mismatch between the slabs.
机译:我们分析了介电各向同性溶剂介质之间相互作用的一对介电各向异性平面层介质之间的范德华相互作用。我们建立了基于转移矩阵的一般形式,以研究各向异性层的普通轴与溶剂之间的弱双折射和介电匹配的极限情况下的范德华扭矩和力。我们采用这种形式主义来研究以下系统:(i)一对单各向异性层,(ii)与包含交替各向异性和各向同性层的多层平板相互作用的单一各向异性层,以及(iii)一对分别由交替各向异性组成的多层平板在各向同性层和各向同性层中,观察光轴平行和/或垂直于层平面的情况。对于第一种情况,两个相互作用的平板的相对面对的各向异性层的光轴通常具有角度失配,并且在每个多层平板中,光轴可以是相同的,或者在整个各向异性层上经历恒定的角度增量。特别是,我们研究了如何通过调整层的厚度,每个平板内的相对角增量以及平板之间的角度不匹配来“调整”范德华扭矩和力的行为。

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