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相似文献
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1.
林方  包景东 《物理学报》2008,57(2):696-702
基于连续时间无规行走(CTRW)理论,数值研究了布朗粒子的欠扩散、正常扩散和超扩散三种扩散行为.解决了CTRW模型的跳跃步长和等待时间分布函数的可实现化问题,对Metropolis抽样方法进行了改进以适用于周期势.探讨了布朗马达依靠闪烁棘轮和摇摆棘轮整流反常扩散所获得的定向速度,结果显示,闪烁布朗马达定向流极大值出现在超扩散条件下;摇摆布朗马达定向流最大值出现在弹道扩散条件下. 关键词: 无规行走 反常扩散 Metropolis抽样 棘轮势  相似文献   

2.
林丽烽  周兴旺  马洪 《物理学报》2013,62(24):240501-240501
研究具有幂律记忆性的细胞液中双头分子马达的定向输运现象,选取幂函数作为广义Langevin方程的阻尼核函数,建立了分数阶过阻尼耦合Brown马达模型,讨论了阶数及耦合系数对双头分子马达定向输运速度的影响. 仿真结果表明,分数阶过阻尼双头分子马达也会产生定向输运现象,并且在某些阶数下会产生整数阶情形所不具有的反向定向流. 当噪声强度固定时,输运速度随着阶数以及耦合系数的变化均会出现广义随机共振现象. 特别地,研究发现双头分子马达在记忆闪烁棘轮势中具有某些单头分子马达所不具备的运动特性,定向流的大小和方向由噪声与双头间作用力相互耦合控制. 关键词: 分数阶双头分子马达 欠扩散 定向输运 广义随机共振  相似文献   

3.
本文研究了耦合布朗马达在溶液摩擦对称性破缺条件下的定向输运问题.详细讨论了溶液阻尼系数比,周期外力以及耦合作用对布朗粒子定向输运的影响.研究发现:溶液摩擦的不对称性不仅能促进摩擦棘轮的定向输运,且合适的溶液阻尼系数比还可以使耦合棘轮的定向输运达到最强.此外,一定摩擦阻尼条件下外力振幅可以使耦合粒子的定向输运呈现多峰结构.研究还发现合适的自由长度和耦合强度也能增强摩擦棘轮的输运特性.研究结果不仅能够启发实验上选取合适的摩擦阻尼来优化布朗马达的输运,也可为信息容量大、反应速度快的纳米器件的制备提供一定的理论参考.  相似文献   

4.
研究了粗糙棘轮中耦合粒子的定向输运行为,并进一步讨论了阻尼条件下粗糙棘轮的扰动振幅、扰动波数、粒子间的耦合强度及自由长度等因素对耦合布朗粒子质心平均速度及斯托克斯效率的影响.研究发现,合适的粗糙棘轮扰动振幅和扰动波数能促进耦合布朗粒子的定向输运,同时还能增强其斯托克斯效率.此外,合适的耦合强度和自由长度还能使粗糙棘轮的输运性能达到最强.还发现小扰动振幅条件下,通过改变耦合强度和自由长度能够诱导粗糙棘轮的流反转.通过研究更具实际意义的粗糙棘轮,本文所得结论能为实验上理解分子马达的运动行为提供理论指导,还可为纳米量级分子机器的设计及粒子分离技术的实现提供实验启发.  相似文献   

5.
赖莉  周薛雪  马洪  罗懋康 《物理学报》2013,62(15):150502-150502
引入分数阶微积分理论,建立耦合分数阶布朗马达在闪烁棘齿势中的合作输运模型, 利用分数阶差分法求得模型数值解并分析了模型参数对合作定向输运性质的影响. 发现在具有记忆性的分数阶棘齿系统中, 系统阶数与粒子间耦合强度不仅可影响粒子链输运速度, 还可使粒子链出现与整数阶方向相反的定向流; 在阶数固定下, 定向输运速度将随参数(噪声强度、耦合强度、棘齿势峰值高度)变化出现广义随机共振现象. 关键词: 分数阶布朗马达 闪烁棘齿势 合作定向输运 广义随机共振  相似文献   

6.
吕明涛  延明月  艾保全  高天附  郑志刚 《物理学报》2017,66(22):220501-220501
根据随机能量理论解析得到阻尼环境中布朗粒子的概率流和斯托克斯效率,并进一步研究布朗粒子的输运性能.详细讨论了空间的不对称性、外偏置力及外势结构等对棘轮定向输运的影响.研究发现,合适的外偏置力能使棘轮的定向输运达到最强.通过调节外势的不对称性可使棘轮中粒子的运动反向,当选择合适的空间不对称性时布朗粒子的反向输运可获得最强.此外,一定条件下合适的外势高度也能增强棘轮输运,且能使粒子克服黏滞阻力的斯托克斯效率达到最大.所得结论能够启发实验上设计合适的外势及外偏置来优化布朗棘轮的定向输运性能,并为生物纳米器件的研制提供一定的理论参考.  相似文献   

7.
王莉芳  高天附  黄仁忠  郑玉祥 《物理学报》2013,62(7):70502-070502
本文研究了处于外力作用下双阱棘轮势中两个反馈耦合布朗粒子的定向输运性能. 通过对过阻尼朗之万方程的数值求解, 详细讨论了外力、热噪声与势阱的不对称参数等对耦合布朗粒子的平均速度、 有效扩散系数及Pe数的影响. 研究发现, 平均速度随外力呈周期性的变化规律. 同时耦合系统存在最优噪声强度会使定向输运达到最强. 值得指出的是棘轮系统可通过改变双阱势的结构来获得较强的定向流. 关键词: 耦合布朗棘轮 外力 双阱棘轮势 平均速度  相似文献   

8.
本文研究了耦合布朗粒子在空间非均匀摩擦环境下的定向输运问题,并进一步讨论了摩擦系数振幅、空间相位差等因素对耦合粒子质心平均速度及能量转化效率的影响.研究发现,耦合粒子的质心平均速度和能量转化效率随摩擦系数振幅的变化都能呈现多峰结构.这一结果表明摩擦阻尼并不总是阻碍布朗粒子的定向运动,一定条件下合适的摩擦环境还能多次增强耦合布朗棘轮的输运性能.此外,在小摩擦系数振幅条件下通过改变外力振幅、外势不对称度、空间相位差还能诱导摩擦棘轮流反转的产生.本文所得结论不仅有助于理解摩擦环境中耦合布朗粒子的输运性能,还可为微观纳米机器的设计与粒子的筛选分离技术提供理论指导.  相似文献   

9.
林方  包景东 《计算物理》2009,26(3):461-466
基于连续时间随机行走(CTRW)理论,实现反常扩散条件下对跳跃步长和等待时间分布函数的抽样,改进Metropolis抽样判定方法以适用于存在非线性势的情况.数值研究布朗粒子在亚稳势下的逃逸速率.结果显示,稳定逃逸速率γst随反常指数α非单调变化,在超扩散条件下存在极大值和位垒相消现象.  相似文献   

10.
李微  赵同军  郭鸿涌  纪青  展永 《物理学报》2004,53(11):3684-3689
提出了布朗马达的非均匀高斯跃迁理论,用布朗粒子在多态之间的跃迁模型描述分子马达的定向运动.假定跃迁速率与位置有关,且在跃迁点附近具有高斯函数形式,将布朗粒子在x处的概率密度Pm(x,t)在跃迁点附近展开,可以进行任意阶的近似计算.这一理论涵盖了以往的定点跃迁模型和均匀跃迁模型.作为具体例子,研究了系统在两态之间的跃迁问题.假定在一个周期内有两个跃迁点,讨论了布朗粒子定向运动产生的概率流随温度、跃迁速率和 跃迁宽度的变化关系. 关键词: 布朗马达 高斯跃迁 概率流  相似文献   

11.
In this paper we have studied the directed motion of a Brownian particle in a multiplicative noise driven flashing ratchet system. Our investigation shows the current (j) is either maximum or minimum in the super-diffusion (SPD) region depending on the asymmetric character of the ratchet potential. But the optimum behavior disappears for the symmetric ratchet potential and there is a current inversion around the normal diffusion (ND). With increase of half cycle period(tp/2) (which controls the on-off operation mechanism of the potential), j passes through a maximum and the peak height is the highest for the SPD. Also at low asymmetry in the system, the mobility is more dominating for the normal and the super-diffusion cases than the sub-diffusion. For large asymmetry in the ratchet potential, the diffusion control positive current is larger for the ND compared to the other cases. Finally, we observe that there is a maximum in the variation of current as a function of noise correlation time for SPD. But it disappears for the other cases.  相似文献   

12.
Transportation properties of two harmonically coupled particles moving in a flashing or rocking ratchet potential are investigated in terms of Langevin simulation. The efficiency for rectification of non-equilibrium fluctuation is calculated by using a new definition. The results show that both the average current and efficiency of two coupled particles in the flashing ratchet are larger than that of a single particle and these quantities are non-monotonous functions of the potential remaining time.  相似文献   

13.
We consider a Brownian particle moving in a slightly fluctuating potential. Using the perturbation theory on small potential fluctuations, we derive a general analytical expression for the average particle velocity valid for both flashing and rocking ratchets with arbitrary, stochastic or deterministic, time dependence of potential energy fluctuations. The result is determined by the Green’s function for diffusion in the time-independent part of the potential and by the features of correlations in the fluctuating part of the potential. The generality of the result allows describing complex ratchet systems with competing characteristic times; these systems are exemplified by the model of a Brownian photomotor with relaxation processes of finite duration.  相似文献   

14.
脉冲式棘齿势场作用下囚禁离子的规则与混沌运动   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
陈文钦  海文华  李辉  马志英 《物理学报》2007,56(3):1305-1312
考虑赝势近似下囚禁于Paul阱中的单离子与由脉冲式双激光驻波构成的棘齿势场的相互作用.应用积分方程方法得到系统的经典运动精确解,通过数值方法作出相空间轨道并计算由平均速度定义的流,结合分析与数值结果研究囚禁离子的规则与混沌运动特性.与单驻波型激光脉冲情形相比,发现两个重要的棘齿效应:一是脉冲式棘齿势场的作用导致参数空间混沌区域的改变,从而适当调节第二驻波参数,可使离子的规则运动变为混沌运动,或者混沌运动变为规则运动;二是通过分析平均流随激光参数的变化,发现棘齿势场的介入能使囚禁离子作平均意义下的单向输运,随着势场强度增加到混沌区域,流的强度明显减小并改变方向,系统进入混沌运动. 关键词: 脉冲式棘齿势 囚禁离子 混沌 输运  相似文献   

15.
We present an experimental demonstration of a deterministic optical rocking ratchet. A periodic and asymmetric light pattern is created to interact with dielectric microparticles in water, giving rise to a ratchet potential. The sample is moved with respect to the pattern with an unbiased time-periodic rocking function, which tilts the potential in alternating opposite directions. We obtain a current of particles whose direction can be controlled in real time and show that particles of different sizes may experience opposite currents. Moreover, we observed current reversals as a function of the magnitude and period of the rocking force.  相似文献   

16.
An accurate and fast approach for numerically solving a non-Markovian Langevin equation with a thermal band-passing noise is proposed. The algorithm combines the closed integration for both damping and noise terms with the Runge–Kutta method for nonlinear force in the Markovian Langevin equation transferred from the original equation. The present algorithm is tested through simulating diffusion of a free particle by using different initial distributions, and then a strong superdiffusion is shown. The mean velocity of a particle in a flashing ratchet driven by the band-passing colored noise is calculated numerically. The dependence of the resulting mean velocity on temperature, asymmetry of the ratchet potential, and inertia of the particle is discussed, and some novel behaviors in comparison with the usual model are observed.  相似文献   

17.
The transport properties of coupled Brownian particles in a two-dimensional rocking ratchet are investigated via Langevin simulation. The results show that the average center-of-mass velocity is multi-peaks function of the frequency of the driving force. Furthermore, in the 2D coupled Brownian motor system there are the collective effect and ratchet behavior, which can switch depending on the frequency of driving force. It turns out that the cooperative effect between the interaction of coupled particles and external rocking driving force facilitates collective directional motion and energy conversion.  相似文献   

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