Моделирование обращения движения броуновской частицы под действием неравновесных флуктуаций
Актуальным и важным вопросом при изучении транспорта наночастиц является возможность и методы управления создаваемыми потоками. Одна из возможностей – использование рэтчет-эффекта, а именно, возникновения направленного движения в результате воздействия неравновесных флуктуаций различной природы при...
Saved in:
| Main Authors: | , , , , , , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine
2020-09-01
|
| Series: | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/557 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1850072584487436288 |
|---|---|
| author | A. D. Terets T. Ye. Korochkova V. M. Rozenbaum V. A. Mashira I. V. Shapochkina A. N. Furs M. I. Ikim V. F. Gromov |
| author_facet | A. D. Terets T. Ye. Korochkova V. M. Rozenbaum V. A. Mashira I. V. Shapochkina A. N. Furs M. I. Ikim V. F. Gromov |
| author_sort | A. D. Terets |
| collection | DOAJ |
| description |
Актуальным и важным вопросом при изучении транспорта наночастиц является возможность и методы управления создаваемыми потоками. Одна из возможностей – использование рэтчет-эффекта, а именно, возникновения направленного движения в результате воздействия неравновесных флуктуаций различной природы при нарушении одной или нескольких симметрий в системе. Для реализации рэтчет-эффекта часто используется детерминистический дихотомный процесс, который можно моделировать двумя чередующимися состояниями, имеющими постоянные характеристики. Обычно основной фактор, определяющий направление движения броуновского мотора, – пространственная асимметрия потенциального профиля. В определенных случаях, например, для двухъямного потенциального профиля, можно относительно легко исследовать условия, вызывающие обращение направления движения мотора. В данной работе, используя идею парадоксальных игр Паррондо, состоящих в чередовании стратегий игры, обеспечивающей средний выигрыш, проведено моделирование рэтчет-эффекта для диффузионной прыжковой модели адиабатического броуновского мотора с асимметричным двухъямным потенциалом on-off. Исследованы условия, влияющие на направление движения наночастиц, показана возможность температурного регулирования этого направления, получена оценка генерируемой средней скорости броуновского мотора в адиабатическом приближении. Проведено моделирование работы мотора в терминах теории игр и получены усредненные траектории накопления капитала, что соответствует траекториям среднего смещения броуновской частицы при работе мотора. Для выбранной модели показано, что при низких температурах частица движется направо в соответствии с простейшей моделью on-off-рэтчета, тогда как при высоких температурах происходит обращение движения. Сопоставление результатов моделирования со значениями скорости рэтчета, полученными в адиабатическом приближении, показывает, что это приближение становится справедливым при достаточно больших значениях времен жизни состояний дихотомного процесса, причем в высокотемпературной области оно оказывается намного точнее, чем в низкотемпературной.
|
| format | Article |
| id | doaj-art-4d884b78cd454b73b7e22e1646936ae5 |
| institution | DOAJ |
| issn | 2079-1704 2518-1238 |
| language | English |
| publishDate | 2020-09-01 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine |
| record_format | Article |
| series | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| spelling | doaj-art-4d884b78cd454b73b7e22e1646936ae52025-08-20T02:47:03ZengChuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of UkraineХімія, фізика та технологія поверхні2079-17042518-12382020-09-0111310.15407/hftp11.03.395Моделирование обращения движения броуновской частицы под действием неравновесных флуктуацийA. D. Terets0T. Ye. Korochkova1V. M. Rozenbaum2V. A. Mashira3I. V. Shapochkina4A. N. Furs5M. I. Ikim6V. F. Gromov7Киевский национальный университет им. Т. ШевченкоИнститут химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук УкраиныИнститут химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук УкраиныИнститут металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной академии наук УкраиныБелорусский государственный университетБелорусский государственный университетФИЦ Институт химической физики им. Н.Н. Семёнова РАНФИЦ Институт химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН Актуальным и важным вопросом при изучении транспорта наночастиц является возможность и методы управления создаваемыми потоками. Одна из возможностей – использование рэтчет-эффекта, а именно, возникновения направленного движения в результате воздействия неравновесных флуктуаций различной природы при нарушении одной или нескольких симметрий в системе. Для реализации рэтчет-эффекта часто используется детерминистический дихотомный процесс, который можно моделировать двумя чередующимися состояниями, имеющими постоянные характеристики. Обычно основной фактор, определяющий направление движения броуновского мотора, – пространственная асимметрия потенциального профиля. В определенных случаях, например, для двухъямного потенциального профиля, можно относительно легко исследовать условия, вызывающие обращение направления движения мотора. В данной работе, используя идею парадоксальных игр Паррондо, состоящих в чередовании стратегий игры, обеспечивающей средний выигрыш, проведено моделирование рэтчет-эффекта для диффузионной прыжковой модели адиабатического броуновского мотора с асимметричным двухъямным потенциалом on-off. Исследованы условия, влияющие на направление движения наночастиц, показана возможность температурного регулирования этого направления, получена оценка генерируемой средней скорости броуновского мотора в адиабатическом приближении. Проведено моделирование работы мотора в терминах теории игр и получены усредненные траектории накопления капитала, что соответствует траекториям среднего смещения броуновской частицы при работе мотора. Для выбранной модели показано, что при низких температурах частица движется направо в соответствии с простейшей моделью on-off-рэтчета, тогда как при высоких температурах происходит обращение движения. Сопоставление результатов моделирования со значениями скорости рэтчета, полученными в адиабатическом приближении, показывает, что это приближение становится справедливым при достаточно больших значениях времен жизни состояний дихотомного процесса, причем в высокотемпературной области оно оказывается намного точнее, чем в низкотемпературной. https://cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/557диффузионный транспортброуновские моторырэтчет-эффектобращение движениядихотомный процесспарадоксальные игры Паррондо |
| spellingShingle | A. D. Terets T. Ye. Korochkova V. M. Rozenbaum V. A. Mashira I. V. Shapochkina A. N. Furs M. I. Ikim V. F. Gromov Моделирование обращения движения броуновской частицы под действием неравновесных флуктуаций Хімія, фізика та технологія поверхні диффузионный транспорт броуновские моторы рэтчет-эффект обращение движения дихотомный процесс парадоксальные игры Паррондо |
| title | Моделирование обращения движения броуновской частицы под действием неравновесных флуктуаций |
| title_full | Моделирование обращения движения броуновской частицы под действием неравновесных флуктуаций |
| title_fullStr | Моделирование обращения движения броуновской частицы под действием неравновесных флуктуаций |
| title_full_unstemmed | Моделирование обращения движения броуновской частицы под действием неравновесных флуктуаций |
| title_short | Моделирование обращения движения броуновской частицы под действием неравновесных флуктуаций |
| title_sort | моделирование обращения движения броуновской частицы под действием неравновесных флуктуаций |
| topic | диффузионный транспорт броуновские моторы рэтчет-эффект обращение движения дихотомный процесс парадоксальные игры Паррондо |
| url | https://cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/557 |
| work_keys_str_mv | AT adterets modelirovanieobraŝeniâdviženiâbrounovskojčasticypoddejstviemneravnovesnyhfluktuacij AT tyekorochkova modelirovanieobraŝeniâdviženiâbrounovskojčasticypoddejstviemneravnovesnyhfluktuacij AT vmrozenbaum modelirovanieobraŝeniâdviženiâbrounovskojčasticypoddejstviemneravnovesnyhfluktuacij AT vamashira modelirovanieobraŝeniâdviženiâbrounovskojčasticypoddejstviemneravnovesnyhfluktuacij AT ivshapochkina modelirovanieobraŝeniâdviženiâbrounovskojčasticypoddejstviemneravnovesnyhfluktuacij AT anfurs modelirovanieobraŝeniâdviženiâbrounovskojčasticypoddejstviemneravnovesnyhfluktuacij AT miikim modelirovanieobraŝeniâdviženiâbrounovskojčasticypoddejstviemneravnovesnyhfluktuacij AT vfgromov modelirovanieobraŝeniâdviženiâbrounovskojčasticypoddejstviemneravnovesnyhfluktuacij |