<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">682939</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2021.682939</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Coupling Parameters for Modeling the Near-Field Heat Transfer Between Molecules</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Sasihithlu</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">NFHT Between Molecules</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Sasihithlu</surname>
<given-names>Karthik</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1184764/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>Energy Transport Laboratory, Department of Energy Science and Engineering, Indian Institute of Technology Bombay, <addr-line>Mumbai</addr-line>, <country>India</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/155287/overview">Venu Gopal Achanta</ext-link>, Tata Institute of Fundamental Research, India</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/106990/overview">Alejandro Gil-Villegas</ext-link>, University of Guanajuato, Mexico</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1306038/overview">Alok Ghanekar</ext-link>, University of Southern California, United&#x20;States</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Karthik Sasihithlu, <email>ksasihithlu@ese.iitb.ac.in</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Physical Chemistry and Chemical Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>09</day>
<month>07</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>9</volume>
<elocation-id>682939</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>19</day>
<month>03</month>
<year>2021</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>24</day>
<month>06</month>
<year>2021</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2021 Sasihithlu.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Sasihithlu</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these&#x20;terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>The behavior of near-field heat transfer between molecules at gaps which are small compared to wavelength of light is greatly influenced by non-radiative dipole-dipole interactions between the molecules. Here we derive the coupling parameters and estimate the near-field heat transfer between two molecules using coupled Drude oscillators. The predictions from this model are verified with results from standard fluctuational electrodynamics principles. The effect of orientation factor of the dipole moments in the molecules traditionally taken into consideration for analysis of resonance energy transfer between molecules but hitherto overlooked for near-field heat transfer is also discussed.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>near-field heat transfer</kwd>
<kwd>fluctuational electrodynamics</kwd>
<kwd>coupled drude oscillators</kwd>
<kwd>dipole-dipole interaction</kwd>
<kwd>molecular interaciton</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Fluctuating charge distribution of one molecule can interact with the fluctuating charge distribution of another proximate molecule so as to give rise to more energetically advantageous fluctuations. This interaction is responsible for fundamentally important phenomena such as London&#x2019;s dispersion forces, and that relevant for this work&#x2013;near-field heat transfer (NFHT). In order to model the dominant dipolar terms of these fluctuating charge interactions, and thus the ensuing phenomena, it is possible to use a Drude oscillator model where the electric charge distribution in the atom or molecule undergoes an oscillatory displacement in response to an oscillatory electric field. This has been successfully employed to model among others the London dispersion forces between molecules [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>], van der Waals interaction between atom and a surface [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>] and between two surfaces&#x20;[<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>].</p>
<p>For this study we analyze NFHT between two closely spaced molecules. The study of NFHT has gained prominence in recent years due to theoretical predictions [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] and subsequent experimental confirmations [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] of heat transfer between vacuum separated objects exceeding Planck&#x2019;s blackbody predictions by several orders of magnitude. This has led to development of multitude of novel applications such as near-field thermophotovoltaics [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], thermal diodes [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], transistors [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], rectifiers [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] and modulators [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]. A more exhaustive list of applications can be found in any recent review on this topic such as in Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>]. Experimental advancements has lead to measurement of NFHT with conductances of the order of 200&#xa0;pWK<sup>&#x2212;1</sup> for configurations such as that between STM tip over substrate [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. Recently it has been shown that thermal conductance in a single molecule junction between two heaters maintained at different temperatures can be measured with resolution as low as 2&#xa0;pWK<sup>&#x2212;1</sup> [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]. A similar configuration can be adopted to measure thermal conductance between two molecules (or two nanoparticles in general) but now with vacuum gap between them. As the molecules are brought closer, nonradiative dipole coupling will result in a gap-dependent heat flux which we attempt to quantify in this theoretical&#x20;study.</p>
<p>In our study we adopt coupled Drude oscillators to model the interaction between the molecules and estimate NFHT between them. The advantage of using this model stems not only from the fact that this picture offers mathematical simplicity and hence the physics is transparent but also from that it establishes a common theoretical framework to analyze the two phenomena of dispersion forces (for which the theory has been well developed) and NFHT both of which have common origin in the interaction between fluctuating charge distributions. This study also enables us to predict the effect of orientation factor of two dipoles on near-field heat transfer which has so far not been taken into account in the fluctuational electrodynamics framework traditionally used to analyze near-field heat transfer. Another added advantage is that the results from Drude oscillator model can be easily extended to estimate interaction between molecules by including either the tabulated oscillator strengths [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>] for the respective molecules, or by calculating them from their relations with experimental measurements of fluorescence and absorption spectra [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]. Recently [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], have proposed an alternative method to compute the heat transfer between molecules which requires computation of Green&#x2019;s function for an approximate geometry of the molecule via boundary element or finite-difference methods, and the molecular susceptibilities obtained from density functional theory. In contrast, the procedure outlined in this manuscript proposes an alternative approach: to make use of experimentally determined fluorescent and emission spectra of the molecules (which inherently depend on the shape, size and composition of the molecule) to arrive at an expression for the near-field heat transfer.</p>
<p>The procedure for detailing the near-field heat transfer between two molecules is as follows: we first derive the eigenmodes for the case of two interacting dipoles in <italic>Dipole-Dipole Coupling for Near-Field Heat Transfer</italic> and by comparing these with the corresponding forms in the coupled harmonic oscillator model shown in <italic>Coupled Harmonic Oscillator Model</italic> we get the expressions for the parameters that can be substituted in the expression for heat transfer mediated by a coupled harmonic oscillator system between two heat baths maintained at two different temperatures. We show that results obtained from such a trivial substitution conforms to the predictions from fluctuational electrodynamics (FE) theory. The NFHT between two dipoles is then extended to predict that between two molecules by incorporating their oscillator strengths. This procedure has been previously applied to estimate the NHFT between two nanoparticles [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>] and two planar surfaces [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. The model has the added advantage that it can be extended to cases where the local thermal equilibrium condition considered in FE is not valid - such as estimating dynamic heat transfer between objects [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>]. The procedure detailed in <italic>Dipole-Dipole Coupling for Near-Field Heat Transfer</italic> and <italic>Coupled Harmonic Oscillator Model</italic> is similar to that detailed in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] and has been included for the purpose of completion and providing additional details in the relevant calculations. In addition the results shown in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] differed from FE predictions by a constant factor. In this work we account for this discrepancy by taking into account degeneracy in eigenmodes and in <italic>NFHT Between Molecules</italic> we discuss the effect of orientation factor between dipoles on NFHT between molecules.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2&#x20;Dipole-Dipole Coupling for Near-Field Heat Transfer</title>
<p>Consider two transient dipoles <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> i &#x3d; 1,2 which are self-sustaining due to interactions from each other&#x2019;s electric fields:<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the polarizability of the corresponding dipoles. The electric field emitted by a dipole contains [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>] both components which propagate over distances longer than the wavelength of radiation (termed as &#x201c;far-field&#x201d; and which varies as <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m7">
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is the displacement vector from the position of the dipole) and components which decay exponentially over distances smaller than the wavelength of the radiation (termed as &#x201c;near-field&#x201d; and which varies as <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). Since we are interested only in the near-field effects, taking only the terms of the electric field from a dipole which varies as <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we have:<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>Re</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the unit vector in the direction of <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m12">
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m13">
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is the wavevector of emitted radiation, and &#x3f5; is the dielectric permittivity of the medium where the dipoles are located. In the limit of small gaps between the dipoles (<inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) we have: <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The expressions for the dipoles in <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref> can then be written as:<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>&#x2194;</mml:mi>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>&#x2194;</mml:mi>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where, if we consider without loss of generality that the two dipoles are separated along z-axis,<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>&#x2194;</mml:mi>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Eliminating one of the dipoles in <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Eq. 3</xref> we find two conditions for non-zero solutions to exist <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. If the two dipoles have polarizability given by the standard Lorentzian form [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>]:<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>with <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> being the natural frequency of the Lorentz oscillator and <italic>&#x3b4;</italic> denoting the spontaneous decaying rate, we obtain the expressions of the eigenmodes from the two conditions as:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>with&#xa0;degeneracy&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>with&#xa0;degeneracy&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where, the superscripts <italic>L</italic> and <italic>T</italic>, standing for longitudinal and transverse modes, have been included to differentiate between the two possible solutions with different degeneracies. Physically these two solutions denote the possibility of the dipoles being in either &#x201c;head-to-tail&#x201d; configuration or &#x201c;side-by-side&#x201d; configuration respectively [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>], also termed &#x201c;J-aggregate&#x201d; and &#x201c;H-aggregate&#x201d;, respectively [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>]. The Lorentz form of polarizability has been assumed in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> since it allows us to readily extend the analysis to estimate the NFHT between two molecules by including the appropriate spectral oscillator strength as shown in <italic>NFHT Between Molecules</italic>. By replacing this expression of polarizability with other forms applicable for larger objects, such as nanoparticles, one can trivially extend this analysis to estimate heat transfer between such objects. It should also be possible to generalize this method when there are several interacting dipolar structures such as that seen in hybrid graphene nanostructures&#x20;[<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Coupled Harmonic Oscillator Model</title>
<p>The equations of motion of two coupled harmonic oscillators of unit mass, with same natural frequency <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, damping constant &#x3b3;, and coupling constant <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with one of the oscillators connected to a heat bath at temperature <italic>T</italic> and the other to a heat bath at temperature 0&#xa0;K, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure&#x20;1</xref>, is given by [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]:<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>where, the forcing function <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the rapidly fluctuating Langevin force generated by the heat&#x20;bath.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Schematic showing the two systems which are being related: two dipoles <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which are interacting with their near-field; and two harmonic oscillators with natural frequencies <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> exchanging energy with their respective heat baths at different temperatures <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and which are coupled to each other with spring constant <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-682939-g001.tif"/>
</fig>
<p>The equations of motion in frequency space reduce to:<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the Fourier coefficients for <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> respectively. The natural frequencies for this system of equations are:<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>where it is assumed that <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For the forced oscillations [for finite <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we get the solution matrix <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be of the form:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>where expressions for the natural frequencies <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>. The spectral density of the forcing function, <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is proportional to <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be found by equating the thermal energy content of the oscillator in the absence of coupling with that predicted from Bose-Einstein distribution as detailed in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. We find this to be:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The net heat transferred in this coupled harmonic oscillator (CHO) system can be found by observing that in steady state the rate of heat transferred to the second oscillator via coupling with the first oscillator is equal to the decay in the second oscillator via damping:<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CHO</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dt</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since we can relate <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> using power spectral density <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as: <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x7c;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x7c;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we obtain from <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eqs. 11</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e13">13</xref> noting that the integrand in <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is sharply peaked around <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> :<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CHO</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We now ask: what are the equivalent expressions for the&#x20;parameters <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, &#x3be;, and &#x3b3; suitable for modeling the dipole-dipole interaction as given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref>? This can be found by comparing the forms of eigenmodes in <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eqs. 6</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">7</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref> from which we get:<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mtext>L</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting the coupling parameters from above we get:<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where, <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For the frequencies that we are interested in i.e.,&#x20;<inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rad<inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and gaps of the order 10<sup>&#x2212;9</sup>&#xa0;m we will have <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, so that we get the expression for heat flux <italic>P</italic> between two dipoles is:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>L</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We note here in passing that for <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>d</italic>, <italic>&#x3b4;</italic> parameters such that <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref> predicts that the power transferred between the two dipoles will be independent of the gap between them. However, at such small gaps, other effects not considered in this work such as nonlocal nature of polarizability will also have to be taken into consideration.</p>
<sec id="s3-1">
<title>Comparison With Results From Fluctuation Electrodynamics</title>
<p>The heat transfer rate between two dipoles predicted from <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref> needs to be compared with that predicted from fluctuational electrodynamics, the expression for which in the classical limit <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and for two dipoles located in vacuum, reads [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>FE</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2111;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting the expression of <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> we get:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>FE</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>which, on evaluating the integral and taking the limit of small damping <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Eq. 20</xref> simplifies to <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref>, thereby showing that the expression for the heat transfer rate given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref> is consistent with that predicted from fluctuational electrodynamics principles.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 NFHT Between Molecules</title>
<p>Here we use the expression of heat flux between two dipoles&#x20;derived in <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref> to predict the heat transfer between two molecules for the general case when resonant frequencies of the two molecules are different. For the case of two oscillators with different resonant frequencies <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the equivalent expression for the eigenmodes in <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> is given by:<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>which, for cases where <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we will have:<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus, as in <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref>, the equivalent expression for heat flux between molecules with natural frequencies <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be found by replacing <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> . Employing this in <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref>, and noting that due to the probability distribution of the electron cloud we will have a spectrum of equilibrium positions [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>] we can now estimate the near-field heat transfer between two molecules by including the respective spectral oscillator strength <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Values of <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different molecules can be found from tabulated data [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>] or can be calculated from their relations to the experimentally determined absorption cross section <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the acceptor molecule, the normalized fluorescent spectrum <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the quantum yield <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the donor molecule as [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>]:<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here, <italic>c</italic> is the velocity of light in vacuum, <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the permittivity of free space, <italic>m</italic> the mass of electron, and <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the fluorescence life time, and <italic>n</italic> is the refractive index of the surrounding medium.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 The Effect of Orientation Factor</title>
<p>We now consider the case of heat transfer between molecules when the relative orientation of dipole moments is fixed (possibly due to the molecules not being free to rotate) and indicated by the orientation factor &#x3ba;. This situation is frequently encountered in the analysis of F&#xf6;rster resonance energy transfer (FRET) between two adjacently placed molecules. In fact, F&#xf6;rster in his original treatize on FRET [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>] analyzed the interaction between molecules using two drude oscillators (an english version of the derivation can be found in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]). We now consider the effect of this orientation factor on NFHT between the molecules.</p>
<p>Since only the component of electric field of one dipole along the other dipole is responsible for work done and hence the heat flow, we consider only the component of the electric field given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref> along the driven dipole [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>]:<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="equ5">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>with <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> being the angle between the dipoles <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (i &#x3d; 1,2) being the angles between <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Here, <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the relative permittivity of the medium separating the two molecules. Eliminating one of the dipoles in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref> as done previously in <italic>Dipole-Dipole Coupling for Near-Field Heat Transfer</italic> gives us the condition for nonzero solutions to exist as:<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For two similar molecules of polarizability <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the form given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> we get the two solutions by solving <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which gives us:<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Comparison with <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> gives<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Using this in the expression for heat flux between two dipoles in <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref> gives:<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>32</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The equivalent expression for heat flux between two molecules taking into account the dipole orientation factor &#x3ba; in <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Eq. 23</xref> will then be:<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>32</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">F</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">F</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>where expressions for <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Eqs. 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">25</xref>, respectively. For the case when all dipole orientations are equally likely, we have to add up the contributions of heat flux from all the channels: two from the transverse mode (<inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and one from the longitudinal mode (<inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and the expression for heat flux reduces to that between two isotropic molecules given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref>. Recently it has been shown that orientation factor can be engineered to control FRET [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>]. Engineering such a configuration while measuring NFHT will confirm the role of the orientation factor in the heat transfer.</p>
<p>For demonstration, we now calculate the thermal conductance, defined as <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>300</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where, <italic>p</italic> is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eq. 30</xref> for heat flux between two dipoles, and given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Eq. 31</xref> for heat flux between two molecules. Consider first the case of two dipoles&#x20;whose polarizability is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> separated by a gap of 2&#xa0;nm in vacuum and oscillating with natural frequency <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.95</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>14</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rad/s which corresponds to the peak of the black body spectrum at 300&#xa0;K. Considering the alignment of the dipoles to be constrained such that <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and a value of line width <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.025</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we obtain value of conductance between two dipoles <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dip</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3.9</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> WK<sup>&#x2212;1</sup>. This value of conductance between two dipoles at <italic>T</italic>&#x20;&#x3d; 300&#xa0;K is consistent with that from FE predictions [<xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>]. For calculating thermal conductance between two molecules we have to use the expression for <italic>p</italic> given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Eq. 31</xref> for which the experimental parameters <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, has to be known. These can be obtained from catalog of spectra of molecules such as that in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>]. For this work we consider the general case where the shape of the emission and absorption lines can be estimated to be Lorentzian i.e.,&#x20;we take <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The quantum yield <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the fluorescent lifetime <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are taken to be 0.5 and 1.5&#xa0;ns, respectively. The exact values for any specific molecule is not expected to vary significantly from these estimates. Retaining the values of <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.95</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>14</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rad/s, <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.025</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> nm we obtain the conductance between the two molecules as: <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4.4</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> WK<sup>&#x2212;1</sup>, a value which is well within the limits of current experimental capabilities as detailed in <italic>Introduction</italic>.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Conclusion</title>
<p>We have shown here the framework that can be used for analyzing the NFHT between two molecules. This method employs the expression of power flow between two coupled Drude oscillators, and the necessary coupling parameters required to model the near-field dipole-dipole interactions. The advantage of adopting this approach is that the expression for power flow between the two Drude oscillators can be linked trivially to the NFHT between the two molecules via the experimentally determinable absorption and fluorescent spectra of the molecules as shown in <italic>NFHT Between Molecules</italic>. The effect of orientation factor on the NFHT between molecules is also considered. We have confirmed that this model in the dipole limit tallies with the results of NFHT between two dipoles as predicted from fluctuational electrodynamics principles and the discrepancy of a constant factor which was reported in an earlier work [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] has been accounted for by considering degeneracy of eigenmodes. It is expected that the expression of NFHT between molecules derived in this work will be used for comparison with experimental measurements. Further, by modifying the coupling term in <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq.&#x20;15</xref> this method can be extended to include non-local effects arising from nuclear motion [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], an exercise which will be carried out in a follow-up article.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s7">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Author Contributions</title>
<p>KS conceived the idea for this work, derived the results, and wrote the manuscript.</p>
</sec>
<sec id="s9">
<title>Funding</title>
<p>The authors acknowledge funding from IITB seed grant RD/0518-IRCCSH0-004.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s10">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<ack>
<p>We acknowledge useful conversations with Svend Age Biehs.</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>London</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The General Theory of Molecular Forces</article-title>. <source>Trans Faraday Soc</source> (<year>1937</year>) <volume>33</volume>:<fpage>8b</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1039/tf937330008b</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Renne</surname>
<given-names>MJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nijboer</surname>
<given-names>BRA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Microscopic derivation of macroscopic van der waals forces</article-title>. <source>Chem Phys Lett</source> (<year>1967</year>) <volume>1</volume>:<fpage>317</fpage>&#x2013;<lpage>20</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0009-2614(67)80004-6</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Van Kampen</surname>
<given-names>NG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nijboer</surname>
<given-names>BRA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schram</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the macroscopic theory of van der waals forces</article-title>. <source>Phys Lett A</source> (<year>1968</year>) <volume>26</volume>:<fpage>307</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9601(68)90665-8</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Polder</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Van Hove</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Theory of Radiative Heat Transfer between Closely Spaced Bodies</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>1971</year>) <volume>4</volume>:<fpage>3303</fpage>&#x2013;<lpage>14</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.4.3303</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Loomis</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maris</surname>
<given-names>HJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Theory of Heat Transfer by Evanescent Electromagnetic Waves</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>1994</year>) <volume>50</volume>:<fpage>18517</fpage>&#x2013;<lpage>24</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.50.18517</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Biehs</surname>
<given-names>S-A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rousseau</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Greffet</surname>
<given-names>J-J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Mesoscopic Description of Radiative Heat Transfer at the Nanoscale</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>105</volume>:<fpage>234301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.105.234301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Narayanaswamy</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Breakdown of the Planck Blackbody Radiation Law at Nanoscale Gaps</article-title>. <source>Appl Phys A</source> (<year>2009</year>) <volume>96</volume>:<fpage>357</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00339-009-5203-5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rousseau</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Siria</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jourdan</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Volz</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Comin</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chevrier</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Radiative Heat Transfer at the Nanoscale</article-title>. <source>Nat Photon</source> (<year>2009</year>) <volume>3</volume>:<fpage>514</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nphoton.2009.144</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ottens</surname>
<given-names>RS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Quetschke</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wise</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alemi</surname>
<given-names>AA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lundock</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mueller</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Near-field Radiative Heat Transfer between Macroscopic Planar Surfaces</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2011</year>) <volume>107</volume>:<fpage>014301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.107.014301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kralik</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hanzelka</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zobac</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Musilova</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fort</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horak</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Strong Near-Field Enhancement of Radiative Heat Transfer between Metallic Surfaces</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>109</volume>:<fpage>224302</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.109.224302</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bernardi</surname>
<given-names>MP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Milovich</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Francoeur</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Radiative Heat Transfer Exceeding the Blackbody Limit between Macroscale Planar Surfaces Separated by a Nanosize Vacuum gap</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2016</year>) <volume>7</volume>:<fpage>12900</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms12900</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thompson</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fiorino</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ganjeh</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reddy</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Meyhofer</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Radiative Heat Conductances between Dielectric and Metallic Parallel Plates with Nanoscale Gaps</article-title>. <source>Nat Nanotech</source> (<year>2016</year>) <volume>11</volume>:<fpage>509</fpage>&#x2013;<lpage>14</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nnano.2016.17</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ghashami</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Geng</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Iacopino</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cho</surname>
<given-names>SK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Park</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Precision Measurement of Phonon-Polaritonic Near-Field Energy Transfer between Macroscale Planar Structures under Large thermal Gradients</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2018</year>) <volume>120</volume>:<fpage>175901</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.120.175901</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kloppstech</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>K&#xf6;nne</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Biehs</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodriguez</surname>
<given-names>AW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Worbes</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hellmann</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Giant Heat Transfer in the Crossover Regime between Conduction and Radiation</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2017</year>) <volume>8</volume>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms14475</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fiorino</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thompson</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mittapally</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reddy</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Meyhofer</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nanogap Near-Field Thermophotovoltaics</article-title>. <source>Nat Nanotech</source> (<year>2018</year>) <volume>13</volume>:<fpage>806</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41565-018-0172-5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Buddhiraju</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bhatt</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lipson</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>High-performance Near-Field Thermophotovoltaics for Waste Heat Recovery</article-title>. <source>Nano Energy</source> (<year>2017</year>) <volume>41</volume>:<fpage>344</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nanoen.2017.09.054</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fiorino</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thompson</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mittapally</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Biehs</surname>
<given-names>S-A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bezencenet</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>A thermal Diode Based on Nanoscale thermal Radiation</article-title>. <source>ACS nano</source> (<year>2018</year>) <volume>12</volume>:<fpage>5774</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acsnano.8b01645</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ben-Abdallah</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Biehs</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Near-field thermal Transistor</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>112</volume>:<fpage>044301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.112.044301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Joulain</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Drevillon</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ezzahri</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ordonez-Miranda</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum thermal Transistor</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2016</year>) <volume>116</volume>:<fpage>200601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.116.200601</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Otey</surname>
<given-names>CR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lau</surname>
<given-names>WT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Thermal Rectification through Vacuum</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>104</volume>:<fpage>154301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.104.154301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Thomas</surname>
<given-names>NH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sherrott</surname>
<given-names>MC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Broulliet</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Atwater</surname>
<given-names>HA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Minnich</surname>
<given-names>AJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Electronic Modulation of Near-Field Radiative Transfer in Graphene Field Effect Heterostructures</article-title>. <source>Nano Lett</source> (<year>2019</year>) <volume>19</volume>:<fpage>3898</fpage>&#x2013;<lpage>904</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.nanolett.9b01086</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tervo</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bagherisereshki</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Near-field Radiative Thermoelectric Energy Converters: a Review</article-title>. <source>Front Energ</source> (<year>2018</year>) <volume>12</volume>:<fpage>5</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11708-017-0517-z</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fiorino</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Meyhofer</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reddy</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Near-field Radiative thermal Transport: From Theory to experiment</article-title>. <source>AIP Adv</source> (<year>2015</year>) <volume>5</volume>:<fpage>053503</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4919048</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>ZM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Near-field thermal Radiation: Recent Progress and Outlook</article-title>. <source>Nanoscale microscale thermophysical Eng</source> (<year>2015</year>) <volume>19</volume>:<fpage>98</fpage>&#x2013;<lpage>126</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/15567265.2015.1027836</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cui</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jeong</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fern&#xe1;ndez-Hurtado</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feist</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Garc&#xed;a-Vidal</surname>
<given-names>FJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cuevas</surname>
<given-names>JC</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Study of Radiative Heat Transfer in &#xc5;ngstr&#xf6;m- and Nanometre-Sized Gaps</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2017</year>) <volume>8</volume>:<fpage>14479</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms14479</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cui</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hur</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Akbar</surname>
<given-names>ZA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kl&#xf6;ckner</surname>
<given-names>JC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jeong</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pauly</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Thermal Conductance of Single-Molecule Junctions</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2019</year>) <volume>572</volume>:<fpage>628</fpage>&#x2013;<lpage>33</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-019-1420-z</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sakamoto</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tsuchida</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kato</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Oscillator Strength Spectra and Related Quantities of 9 Atoms and 23 Molecules over the Entire Energy Region</article-title>. <source>Tech rep., Natl Inst. Fusion Sci</source> (<year>2010</year>). </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Medintz</surname>
<given-names>IL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hildebrandt</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <source>FRET-F&#xf6;rster resonance energy transfer: from theory to applications</source>. <publisher-loc>Hoboken</publisher-loc>: <publisher-name>John Wiley &#x26; Sons</publisher-name> (<year>2013</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Venkataram</surname>
<given-names>PS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hermann</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tkatchenko</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodriguez</surname>
<given-names>AW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Phonon-polariton Mediated thermal Radiation and Heat Transfer Among Molecules and Macroscopic Bodies: Nonlocal Electromagnetic Response at Mesoscopic Scales</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2018</year>) <volume>121</volume>:<fpage>045901</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.121.045901</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Biehs</surname>
<given-names>S-A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Agarwal</surname>
<given-names>GS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamical Quantum Theory of Heat Transfer between Plasmonic Nanosystems</article-title>. <source>J&#x20;Opt Soc Am B</source> (<year>2013</year>) <volume>30</volume>:<fpage>700</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/josab.30.000700</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Barton</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Classical van der waals heat flow between oscillators and between half-spaces</article-title>. <source>J&#x20;Phys Condens Matter</source> (<year>2015</year>) <volume>27</volume>:<fpage>214005</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0953-8984/27/21/214005</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sasihithlu</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Coupled Harmonic Oscillator Model to Describe Surface-Mode Mediated Heat Transfer</article-title>. <source>J&#x20;Photon Energ</source> (<year>2018</year>) <volume>9</volume>:<fpage>032709</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1117/1.jpe.9.032709</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sasihithlu</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Agarwal</surname>
<given-names>GS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamic Near-Field Heat Transfer between Macroscopic Bodies for Nanometric Gaps</article-title>. <source>Nanophotonics</source> (<year>2018</year>) <volume>7</volume>:<fpage>1581</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1515/nanoph-2018-0035</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Novotny</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hecht</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Principles of Nano-Optics</source>. <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>2012</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Klimov</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Nanoplasmonics</source>. <publisher-loc>Boca Raton</publisher-loc>: <publisher-name>CRC press</publisher-name> (<year>2014</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brixner</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hildner</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>K&#xf6;hler</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lambert</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>W&#xfc;rthner</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Exciton Transport in Molecular Aggregates - from Natural Antennas to Synthetic Chromophore Systems</article-title>. <source>Adv Energ Mater.</source> (<year>2017</year>) <volume>7</volume>:<fpage>1700236</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/aenm.201700236</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Phan</surname>
<given-names>AD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Woods</surname>
<given-names>LM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Radiative Exchange between Graphitic Nanostructures: A Microscopic Perspective</article-title>. <source>J&#x20;Phys Chem Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>4</volume>:<fpage>4196</fpage>&#x2013;<lpage>200</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/jz402337f</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pendry</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sasihithlu</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Craster</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Phonon-assisted Heat Transfer between Vacuum-Separated Surfaces</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2016</year>) <volume>94</volume>:<fpage>075414</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.94.075414</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Domingues</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Volz</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Joulain</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Greffet</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Heat Transfer between Two Nanoparticles through Near Field Interaction</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2005</year>) <volume>94</volume>:<fpage>085901</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.94.085901</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Volokitin</surname>
<given-names>AI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Persson</surname>
<given-names>BNJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Radiative Heat Transfer between Nanostructures</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2001</year>) <volume>63</volume>:<fpage>205404</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.63.205404</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fano</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cooper</surname>
<given-names>JW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spectral Distribution of Atomic Oscillator Strengths</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>1968</year>) <volume>40</volume>:<fpage>441</fpage>&#x2013;<lpage>507</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.40.441</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>F&#xf6;rster</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Fluoreszenz Organischer Verbindungen</source>. <publisher-name>Vandenhoeck and Ruprecht</publisher-name> (<year>1982</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jain</surname>
<given-names>PK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>El-Sayed</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the Universal Scaling Behavior of the Distance Decay of Plasmon Coupling in Metal Nanoparticle Pairs: a Plasmon Ruler Equation</article-title>. <source>Nano Lett</source> (<year>2007</year>) <volume>7</volume>:<fpage>2080</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/nl071008a</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kreibig</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vollmer</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Optical Properties of Metal Clusters</source>. <publisher-name>Springer Science &#x26; Business Media</publisher-name> (<year>2013</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gluodenis</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Foss</surname>
<given-names>CA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Effect of Mutual Orientation on the Spectra of Metal Nanoparticle Rod&#x2212;Rod and Rod&#x2212;Sphere Pairs</article-title>. <source>J&#x20;Phys Chem B</source> (<year>2002</year>) <volume>106</volume>:<fpage>9484</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/jp014245p</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Erdem</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gungor</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guzelturk</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tanriover</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sak</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Olutas</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Orientation-controlled Nonradiative Energy Transfer to Colloidal Nanoplatelets: Engineering Dipole Orientation Factor</article-title>. <source>Nano Lett</source> (<year>2019</year>) <volume>19</volume>:<fpage>4297</fpage>&#x2013;<lpage>305</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.nanolett.9b00681</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Domingues</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Volz</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Joulain</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Greffet</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Heat Transfer between Two Nanoparticles through Near Field Interaction</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2005</year>) <volume>94</volume>:<fpage>085901</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.94.085901</pub-id> <comment>Nanoparticles;Near field interactions;Thermal conductance;Coulomb interactions</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Taniguchi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lindsey</surname>
<given-names>JS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Database of Absorption and Fluorescence Spectra of &#x3e;300 Common Compounds for Use in Photochem CAD</article-title>. <source>Photochem Photobiol</source> (<year>2018</year>) <volume>94</volume>:<fpage>290</fpage>&#x2013;<lpage>327</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/php.12860</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>