搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

过阻尼布朗棘轮的斯托克斯效率研究

吕明涛 延明月 艾保全 高天附 郑志刚

过阻尼布朗棘轮的斯托克斯效率研究

吕明涛, 延明月, 艾保全, 高天附, 郑志刚
PDF
导出引用
  • 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.
      通信作者: 高天附, tianfugao@synu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11475022,11347003)、华侨大学科研启动费项目和沈阳师范大学优秀人才支持计划(批准号:91400114005)和高等学校热力学与统计物理课程教学研究项目资助的课题.
    [1]

    Xie P 2010 Int. J. Biol. Sci. 6 665

    [2]

    Doering C R 1995 Nuovo Cimento 17 685

    [3]

    Astumian R D, Bier M 1994 Phys. Rev. Lett. 72 1766

    [4]

    Gao T F, Chen J C 2009 J. Phys. A: Math. Theor. 42 065002

    [5]

    Ai B Q, He Y F, Zhong W R 2011 Phys. Rev. E 83 051106

    [6]

    Zhang H W, Wen S T, Zhang H T, Li Y X, Chen G R 2012 Chin. Phys. B 21 078701

    [7]

    Gao T F, Liu F S, Chen J C 2012 Chin. Phys. B 21 020502

    [8]

    Zhan Y, Bao J D, Zhuo Y Z 1997 Acta Phys. Sin. 46 1880 (in Chinese) [展永, 包景东, 卓益忠 1997 物理学报 46 1880]

    [9]

    Ai B Q, He Y F, Li F G, Zhong W R 2013 Phys. Rev. E 138 154107

    [10]

    Fan L M, L M T, Huang R Z, Gao T F, Zheng Z G 2017 Acta Phys. Sin. 66 010501 (in Chinese) [范黎明, 吕明涛, 黄仁忠, 高天附, 郑志刚 2017 物理学报 66 010501]

    [11]

    Sahoo M, Jayannavar A M 2017 Physica A 465 40

    [12]

    Sekimoto K 1997 J. Phys. Soc. Jpn. 66 1234

    [13]

    Parrondo J M R, Cisneros B J D 2002 Physics A 75 179

    [14]

    Wang H, Oster G 2002 EPL 57 134

    [15]

    Li Y X, Wu X Z, Zhuo Y Z 2000 Physica A 286 147

    [16]

    Chueshov I, Kuksin S 2008 Physica D 237 1352

    [17]

    Winkler M, Abel M 2015 Phys. Rev. E 92 063002

    [18]

    Anders M 2013 Phys. Rev. E 92 063002

    [19]

    Sztuk E, Przekop R, Gradoń L 2012 Chem. Process Eng. 33 279

    [20]

    Spiechowicz J, Luczka J, Machura L 2016 Physics 2016 054038

    [21]

    Zheng Z G, Cross M C, Hu G 2002 Phys. Rev. Lett. 89 154102

    [22]

    Li C P, Han Y R, Zhan Y, Hu J J, Zhang L G, Qu J (in Chinese) [李晨璞, 韩英荣, 展永, 胡金江, 张礼刚, 曲蛟 2013 物理学报 62 230051]

    [23]

    Zeng C H, Wang H 2012 Chin. Phys. B 21 76

    [24]

    Ai B Q 2004 Ph. D. Dissertation (Guangzhou: Sun Yatsen University) (in Chinese) [艾保全 2004 博士学位论文(广州: 中山大学)]

    [25]

    Kamegawa H, Hondou T, Takagi F 1998 Phys. Rev. Lett. 80 5251

    [26]

    Ai B Q, Xie H Z, Liao H Y, Liu L G 2006 J. Stat. Mech. 50 09016

    [27]

    Bartussek R, Hanggi P, Lindner B, Schimansky Geier L 1997 Physica D 109 17

    [28]

    Kula J, Czernik T, Luczka J 1998 Phys. Rev. Lett. 80 1377

    [29]

    Linke H 2002 Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 75 167

    [30]

    Heuvel MGLVD, Dekker C 2007 Science 317 333

    [31]

    Braun O M, Kivshar Y S 1998 Phys. Rep. 306 1

    [32]

    Landa P S, McClintock P V E 2000 Phys. Rep. 323 1

  • [1]

    Xie P 2010 Int. J. Biol. Sci. 6 665

    [2]

    Doering C R 1995 Nuovo Cimento 17 685

    [3]

    Astumian R D, Bier M 1994 Phys. Rev. Lett. 72 1766

    [4]

    Gao T F, Chen J C 2009 J. Phys. A: Math. Theor. 42 065002

    [5]

    Ai B Q, He Y F, Zhong W R 2011 Phys. Rev. E 83 051106

    [6]

    Zhang H W, Wen S T, Zhang H T, Li Y X, Chen G R 2012 Chin. Phys. B 21 078701

    [7]

    Gao T F, Liu F S, Chen J C 2012 Chin. Phys. B 21 020502

    [8]

    Zhan Y, Bao J D, Zhuo Y Z 1997 Acta Phys. Sin. 46 1880 (in Chinese) [展永, 包景东, 卓益忠 1997 物理学报 46 1880]

    [9]

    Ai B Q, He Y F, Li F G, Zhong W R 2013 Phys. Rev. E 138 154107

    [10]

    Fan L M, L M T, Huang R Z, Gao T F, Zheng Z G 2017 Acta Phys. Sin. 66 010501 (in Chinese) [范黎明, 吕明涛, 黄仁忠, 高天附, 郑志刚 2017 物理学报 66 010501]

    [11]

    Sahoo M, Jayannavar A M 2017 Physica A 465 40

    [12]

    Sekimoto K 1997 J. Phys. Soc. Jpn. 66 1234

    [13]

    Parrondo J M R, Cisneros B J D 2002 Physics A 75 179

    [14]

    Wang H, Oster G 2002 EPL 57 134

    [15]

    Li Y X, Wu X Z, Zhuo Y Z 2000 Physica A 286 147

    [16]

    Chueshov I, Kuksin S 2008 Physica D 237 1352

    [17]

    Winkler M, Abel M 2015 Phys. Rev. E 92 063002

    [18]

    Anders M 2013 Phys. Rev. E 92 063002

    [19]

    Sztuk E, Przekop R, Gradoń L 2012 Chem. Process Eng. 33 279

    [20]

    Spiechowicz J, Luczka J, Machura L 2016 Physics 2016 054038

    [21]

    Zheng Z G, Cross M C, Hu G 2002 Phys. Rev. Lett. 89 154102

    [22]

    Li C P, Han Y R, Zhan Y, Hu J J, Zhang L G, Qu J (in Chinese) [李晨璞, 韩英荣, 展永, 胡金江, 张礼刚, 曲蛟 2013 物理学报 62 230051]

    [23]

    Zeng C H, Wang H 2012 Chin. Phys. B 21 76

    [24]

    Ai B Q 2004 Ph. D. Dissertation (Guangzhou: Sun Yatsen University) (in Chinese) [艾保全 2004 博士学位论文(广州: 中山大学)]

    [25]

    Kamegawa H, Hondou T, Takagi F 1998 Phys. Rev. Lett. 80 5251

    [26]

    Ai B Q, Xie H Z, Liao H Y, Liu L G 2006 J. Stat. Mech. 50 09016

    [27]

    Bartussek R, Hanggi P, Lindner B, Schimansky Geier L 1997 Physica D 109 17

    [28]

    Kula J, Czernik T, Luczka J 1998 Phys. Rev. Lett. 80 1377

    [29]

    Linke H 2002 Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 75 167

    [30]

    Heuvel MGLVD, Dekker C 2007 Science 317 333

    [31]

    Braun O M, Kivshar Y S 1998 Phys. Rep. 306 1

    [32]

    Landa P S, McClintock P V E 2000 Phys. Rep. 323 1

  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1793
  • PDF下载量:  132
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-27
  • 修回日期:  2017-08-27
  • 刊出日期:  2017-11-05

过阻尼布朗棘轮的斯托克斯效率研究

  • 1. 沈阳师范大学物理科学与技术学院, 沈阳 110034;
  • 2. 华南师范大学物理与电信工程学院, 广州 510006;
  • 3. 华侨大学信息科学与工程学院, 厦门 361021
  • 通信作者: 高天附, tianfugao@synu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11475022,11347003)、华侨大学科研启动费项目和沈阳师范大学优秀人才支持计划(批准号:91400114005)和高等学校热力学与统计物理课程教学研究项目资助的课题.

摘要: 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.

English Abstract

参考文献 (32)

目录

    /

    返回文章
    返回