跳动城乡网卡西米尔力或卡西米尔效应是一种量子力学现象，由相距很短的两个导电或介电表面之间的电磁场波动引起。研究表明，这种力可以是吸引力，也可以是排斥力，具体取决于实验所用材料的介电和磁性。
中国科学技术大学的研究人员最近一直在探索利用外部磁场选择性调节卡西米尔力的可能性，换句话说，将其从吸引力转变为排斥力，反之亦然。他们的研究发表在《自然物理》杂志上，展示了成功通过磁场调节水基磁流体中金球和硅板产生的卡西米尔力。
该论文的通讯作者曾长干告诉 Phys.org：“我的研究领域是凝聚态物理，但我对基础物理也很感兴趣，例如量子涨落及其引起的效应。”
“在过去的年里，我一直密切关注卡西米尔力领域的发展，其中Munday 等人在《自然》杂志上发表的一篇论文给我留下了特别深刻的印象。卡西米尔力通常具有吸引力，这对微机电系统 (MEMS) 等应用提出了挑战。在他们的论文中，作者设计了一个巧妙的实验，通过仔细选择所涉及材料的介电常数来实现排斥卡西米尔力。”
受 2009 年发表的这篇论文的启发，曾教授开始进一步研究如何通过施加磁场来可逆地控制卡西米尔力。他希望设计出一种可靠的方法来调节卡西米尔效应，从而为研究和技术开发开辟新的途径。
“最初，我们考虑通过施加电场来控制卡西米尔力，这受到了场效应晶体管器件概念的启发，”曾教授解释道。“尽管众所周知，卡西米尔力取决于所涉及材料的介电常数，但这些介电常数通常对外部场不敏感。另一方面，根据利夫希茨理论，卡西米尔力还取决于材料的磁导率。”
许多磁性材料(尤其是磁流体)的磁导率可以通过施加外部磁场来调节。曾和他的学生决定使用水基磁流体来调节金球和二氧化硅板之间的卡西米尔力。
“我向我的研究生们提出了这个项目，但没有人愿意接手，”曾说。“最终，我成功说服了一些有才华的本科生来承担这个项目，我们成功了。”
曾教授和他的学生首先进行了一系列理论计算。这些计算表明，只需调节外部磁场、两种材料样品之间的距离以及他们使用的磁流体体积，就可以将卡西米尔力从吸引力转变为排斥力。
研究人员随后进行了一项旨在验证其预测的实验。他们使用可以收集磁流体内部测量值的悬臂，观察了他们实施的改变如何影响卡西米尔效应。
这项最新研究的成果可能很快会为进一步利用外部场有效调节卡西米尔效应铺平道路。总的来说，这些工作可能有助于开发利用卡西米尔力的新型可切换微机械设备。
“我们利用磁场实现了卡西米尔力从吸引力到排斥力的可逆调节，为基于可调卡西米尔效应的可切换微机械装置的开发铺平了道路，”曾补充道。“在我们下一步的研究中，我们计划利用光来控制卡西米尔力。例如，金属板中的等离子体可以被光激发，这应该可以有效地改变卡西米尔力。”
