双稳动力学系统中耦合效应对逻辑随机共振现象的增强作用

研究了电路耦合作用对逻辑随机共振现象以及逻辑门器件稳定性的影响．相对于单个的逻辑门电路,耦合的逻辑门器件可以在更宽的噪声范围内都保持逻辑运算的准确性,即耦合作用可以增强逻辑随机共振现象．此外,这种增强效应随着耦合体系尺度的增大而增大,但是当体系尺度达到一定程度时,这种增强作用达到一个稳定值．最后还考察了耦合强度的影响,发现随着耦合强度的增加,逻辑门器件可以保持逻辑运算准确性所对应的噪声区间非单调地改变,表现出一种共振的行为.     

活性浴中非活性棒的扩散动力学模拟研究：非单调尺寸依赖和反常平动-转动耦合

本文采用Langevin动力学模拟二维刚性棒状示踪粒子在活性浴中的扩散动力学,主要关注示踪粒子平动(转动)扩散系数随其棒长和背景粒子的活性强度如何变化. 本文发现示踪粒子在小时间尺度显示出超扩散行为,并在大时间尺度下恢复到正常扩散,同时平动扩散系数和转动扩散系数均随背景粒子的活性强度增加单调增加,但呈现出与棒长的非单调依赖. 在研究棒的平动-转动耦合时发现这种平衡系统中不存在反直觉现象,即棒在一定参数下会表现出负的平动-转动耦合,表明示踪粒子在平行于棒方向上的扩散比在垂直方向上更慢. 这种异常(扩散)行为随背景粒子的活性强度增加具有重入行为,表明背景粒子的活性导致了两种扩散行为存在竞争关系的效应.     

活性Janus粒子体系中的定向运动涌现行为

本文使用过阻尼郎之万方程动力学模拟方法模拟了二维体系中活性Janus粒子的群体动力学行为. 体系随着粒子密度的增加，存在一个活性粒子的定向运动涌现行为. 此现象在无各向异性相互作用或者无活性驱动的体系中无法观察到. 另外涌现行为发生的临界转变密度会随着活性大小和各向异性相互作用强度的增大而减小，且通过调节活性大小和各向异性相互作用强度大小可以控制体系不同状态的转变. 最后借助动力学理论分析，重复出了模拟结果的基本特征. 结果论证了单个粒子层次上的各向异性相互作用足以导致活性体系进入稳定的群体定向运动.     

动力学伊辛模型在振荡外场中的成核

研究了二维的动力学伊辛模型在一个具有偏向的振荡外场中的成核过程,主要关注成核时间与外场振荡周期ω的关系．随着ω的变化,成核时间出现最小值,最小的成核时间对应的平均临界核的大小也是最小的,这表明存在一个最佳的振荡频率,相比较于一个确定的外场,它更有利于成核．同时还研究了外场的初始相位的影响．     

基因开关体系多稳性质的时间延迟效应

利用延迟随机模拟方法,研究了时间延迟τ对一种基因开关体系中多稳性质的影响．这种基因开关体系在不存在时间延迟时,依据转录因子结合速率?的不同,可以表现出蛋白质高表达态、低表达态 以及高低表达共存态等多稳特性．研究发现,时间延迟可以抑制共存态中的一种表达态从而实现到另一种表达态的转变．通过计算α-τ参数空间的相图,进一步揭示了随着延迟时间的增加,共存态的参数区间会显著缩小;当延迟时间大于某个三相点时,共存态消失;高和低表达态可不通过共存态实现直接转变．     

纳米粒子在亚浓高分子溶液中的扩散: 多粒子碰撞动力学

The diffusion of nanoparticles immersed in semidilute polymer solutions is investigated by a hybrid mesoscopic multiparticle collision dynamics method. Effects of polymer concentration and hydrodynamic interactions among polymer monomers are focused. Extensive simulations show that the dependence of diffusion coefficient D on the polymer concentration c agrees with Phillies equation D-exp (-αc^δ) with a scaling exponent δ≈0.97 which coincides with the experimental one in literature. For increasing nanoparticle size, the scaling prefactor α increases monotonically while the scaling exponent always keeps fixed. Moreover, we also study the diffusion of nanoparticle without hydrodynamic interactions and find that mobility of the nanoparticle slows down, and the scaling exponent is obviously different from the one in experiments, implying that hydrodynamic interactions play a crucial role in the diffusion of a nanoparticle in semidilute polymer solutions.