英文原题：Physical Limit of Nonlinear Brownian Oscillators in Quantum Trap
通讯作者：郭万林，刘小飞，南京航空航天大学，航空航天结构力学及控制全国重点实验室，纳智能材料与器件教育部重点实验室
作者：Fangyuan Chen (陈方园), Zepu Kou (寇泽普), Zonghuiyi Jiang (蒋宗惠一)，Wanlin Guo(郭万林)，Xiaofei Liu (刘小飞)
大至桥梁、小至碳管，机械振子的回复力一般由共价键提供。乙醇环境下覆盖特氟龙涂层的金基底对悬浮金粒子提供了起源于电磁涨落的量子势阱(非单调范德华势)，同时金粒子受到热力学涨落致随机力和阻尼力，该体系有望用于构建完全由涨落效应控制的机械振子。
图1. (a) 量子势阱中沿法向的非线性布朗振子示意图. (b) 不同条件下覆盖特氟龙涂层的金基底对悬浮金板的非单调范德华势. (c) 不同宽度、温度下，200纳米厚金方板在覆盖10纳米特氟龙的金基底的量子势阱中等效固有频率
近日，南京航空航天大学郭万林教授团队刘小飞副研究员课题组在JPC Letters上发表了关于量子势阱中非线性布朗振子物理极限的研究。通过准简谐近似和朗之万随机动力学仿真研究不同构型金粒子(方板、打孔方板、球体)在量子势阱中等效固有频率、等效阻尼比、动力学谱密度。
图2. (a) 不同特氟龙厚度下，200纳米厚金方板等效阻尼比-宽度关系，蓝色和红色曲线采用Stokes阻尼模型和压缩薄膜模型，同一条件取二者较大值. (b）采用等效Stokes模型和等效压缩薄膜模型，0.5微米打孔金方板等效阻尼比-打孔晶格常数关系. (c) 金球等效阻尼比-半径关系
在连续介质Lifshitz理论适用范围内(平衡间距大于液体层产生分子尺寸效应的间距)，同时考虑小间距极限下发散的流体黏性阻尼力，打孔金板等效阻尼比在室温下可低至6.4。由于更低的动力学黏性系数和更深的量子势阱，400 K下等效阻尼比可进一步低至1.3。
非单调范德华势阱提供了构建完全由涨落效应控制的机械振子，通过构型设计可将等效阻尼比降至较小值，预示实验上测得涨落效应控制的随机布朗振子动力学谱密度的可行性。量子势阱将提供一种潜在的验证连续介质流体力学阻尼模型在介观/纳观适用性及受限液体层分子尺寸效应实际临界间距的手段。
相关论文发表在JPC Letters上，南京航空航天大学博士研究生陈方园为文章的第一作者， 郭万林教授、刘小飞副研究员为通讯作者。
郭万林，南京航空航天大学教授，国际前沿科学研究院院长。1981至1991年，在西北工业大学获学士、固体力学硕士和博士学位。1996年获国家杰出青年基金，1999年受聘为国家教育部“长江学者”特聘教授，2012年获全国优秀科技工作者称号，2013年获徐芝纶力学奖，2019年获颁何梁何利基金科学与技术进步奖和国际力学奖Eric Reissner Award。
刘小飞，南京航空航天大学副研究员。2006至2016年，在南京航空航天大学获学士、力学博士学位。从事范德华作用理论、微纳尺度力学、分子力场等方向的研究，相关成果发表于Phys. Rev. Lett., Nat. Nanotech., Nat. Commun., J. Phys. Chem. Lett.等学术期刊。博士论文获评2017年度力学学会优秀博士论文，获国家自然科学基金青年科学基金、面上项目资助。
课题组主页：
https://faculty.nuaa.edu.cn/liuxiaofei/zh_CN/index.htm
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