Ratchet transport with subdiffusion
S. Denisov
我们引入了一个模型，其中包括亚扩散动力学和棘轮效应。使用从属思想，我们表明，由此产生的定向运输是次线性的，$<x(t)> \simeq Jt^β$，$β< 1$。所提出的模型可能是相关的突变微生物运动的现象。
We introduce a model which incorporate the subdiffusive dynamics and the ratchet effect. Using a subordination ideology, we show that the resulting directed transport is sublinear, $<x(t)> \simeq Jt^β$, $β< 1$. The proposed model may be relevant to a phenomenon of saltatory microbiological motility.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Subdiffusive Brownian ratchets rocked by a periodic force
这项工作提出了一个推广的著名的摇摆马尔可夫布朗棘轮领域的反持续非马尔可夫亚扩散粘弹性介质。在具有幂律记忆核$η(t)\propto t^{-α}$（$0<α<1$）的非马尔可夫广义朗之万方程（GLE）描述下，研究了宇称破缺棘轮势中周期性受迫子扩散.结果表明，亚扩散整流电流，定义通过平均位移和亚速度$v_α$，$<δx(t)>\sim v_α t^α/ Γ(1+α)$，出现渐近由于打破的细致平衡对称性的驱动。渐近指数为$α$，与自由子扩散的指数$<δx^2(t)>\propto t^α$相同。然而，根据势垒高度和驱动场强度，到具有一些随时间逐渐衰减的时间依赖性$α_{\rm eff}(t)$的该状态的瞬态$α\leq α_{\rm eff}(t)\leq 1$可能非常慢。与其正常扩散对应物形成鲜明对比的是，在具有频率$Ω\to 0$的绝热驱动的极限中，不存在渐进的异常整流电流，显示出对驱动频率的共振依赖性。然而，异常电流反转发生足够快的驱动，像在正常扩散的情况下。在驱动场的最低阶，这样的整流电流呈现二次响应效应。在微扰区之外，它表现出一个很宽的最大值与驱动场强的关系。此外，异常电流表现出最大值与电位振幅。
Directed transport driven by Lévy flights coexisting with subdiffusion
研究了在无外力作用下，Lévy飞行与次扩散共存的非对称周期势场中布朗粒子的输运。利用Langevin型动力学和从属技术，我们得到了可以测量输运的群速度。结果表明，群速度随次扩散指数单调增加，且存在一个最佳Lévy指数值，在该值处群速度最大.亚扩散指数存在一个阈值，低于该阈值，棘轮效应消失。莱维飞行的非热特征和势的不对称性对于获得定向传输是必要的。还观察到了Lévy飞行与次扩散之间的竞争所引起的一些特殊现象。正态扩散将出现在中值的水平上。
Flashing subdiffusive ratchets in viscoelastic media
我们研究了周期性和随机闪烁电位中的亚扩散棘轮输运。由于粘弹性环境的影响，中心布朗粒子与周围的辅助布朗准粒子弹性耦合。与布朗运动的标准动力学模型类似，外力只影响中心粒子的运动，而不直接影响环境自由度（见视频）。只需少数辅助布朗粒子就足以模拟许多时间几十年的次扩散。时间调制的潜力违反了热细致平衡的对称性，并诱导异常subdiffusive电流表现出显着的质量在低温下，以及一些其他令人惊讶的功能，如在低温下的饱和，和多个反转的传输方向上的驱动频率的变化在非绝热制度。我们的研究概括了经典的布朗电机在粘性粘弹性环境中工作，如生物细胞的细胞质或致密的聚合物溶液。
Lévy Statistics and Anomalous Transport: Lévy flights and Subdiffusion
讨论了Levy飞行和次扩散过程及其性质。我们推导了空间和时间分数输运方程，并考虑了它们在外部势中的解。一个广泛的参考名单包括在内。
Rocking Subdiffusive Ratchets: Origin, Optimization and Efficiency
我们研究起源，参数优化，和热力学效率的等温摇摆棘轮分数次扩散的基础上广义非马尔可夫朗之万方程的方法。相应的多维马尔可夫嵌入动力学是使用一组弹性耦合到中心布朗粒子的辅助布朗粒子来实现的（见期刊网站上的视频）。我们发现，反常的亚扩散输运出现由于非线性响应和粘弹性效应的相互作用的分数布朗运动在周期性势与破缺的空间反演对称性和驱动的时间周期场。当驱动周期与阱间跃迁的特征时间尺度相匹配时，异常输运对于亚阈值驱动变得最优。它也可以通过改变温度、周期电位的振幅和驱动强度来优化。对载荷所做的有用功与载荷强度呈抛物线关系。它随时间呈次线性增长，相应的热力学效率随时间呈代数衰减，因为驱动场提供的能量随时间呈线性变化。然而，在相当长的时间尺度上，它与正常扩散摇摆棘轮的效率相比很好。
Diffusion accompanying noise induced transport in frictional ratchets
研究了在高斯白噪声涨落存在下，过阻尼布朗粒子在摩擦棘轮系统中的噪声诱导输运。导出了电流和扩散系数的解析表达式，并通过它们的比值讨论了输运的可靠性或相干性。我们发现，摩擦棘轮表现出更大的连贯性相比，闪烁和摇摆棘轮。
Nonlinear degradation enhanced transport of morphogens performing subdiffusion
我们研究了非线性退化和亚扩散输运下的形态梯度的形成。在长的时间限制，我们得到的非线性效应的退化增强扩散，导致非马尔可夫亚扩散输运的非线性反应的相互作用。我们发现固定的配置文件的幂律型，这对鲁棒性的影响，配置文件的形状由异常指数控制。远离形态发生素的来源，生产率的任何变化都感觉不到。
Ratchet transport of interacting particles
我们研究了非对称二维结构中由单色驱动引起的相互作用粒子的棘轮输运。棘轮流保持在强相互作用的极限，并且与非相互作用的情况相比可以变得甚至更强。发达的动力学理论给出了一个很好的描述这两个限制制度。数值结果表明，在一定条件下，棘轮流中出现了湍流。
Transport Coherence in Frictional Ratchets
本文研究了摩擦棘轮系统中的噪声诱导输运现象。为此，我们考虑布朗粒子运动的空间依赖的摩擦介质中存在的外部白噪声波动。为了获得定向传输，与其他棘轮模型（如闪烁或摇摆棘轮等）不同，我们不要求粒子所经历的势是不对称的，也不要求外部涨落是相关的。我们得到了电流和扩散系数的解析表达式。我们表明，摩擦棘轮没有表现出明显的连贯性，在运输中的扩散蔓延掩盖了伴随的定向运输系统有限的空间扩展。
Deterministic ratchets: route to diffusive transport
在绝热制度下操作的欠阻尼棘轮的整流效率增加，根据缩放电流幅度曲线的阻尼常数接近临界阈值;低于阈值的整流信号变得非常不规则，最终其时间平均值下降到零。周期性（锁定）和扩散（完全混沌）轨迹共存微调输入信号的幅度。数值研究了无噪声棘轮中从规则输运到混沌输运的转变。
Subdiffusion via dynamical localization induced by thermal equilibrium fluctuations
我们揭示了亚扩散机制，出现在一个简单的，一维经典的非平衡动力学的布朗棘轮驱动的时间周期性的力和高斯白噪声。在一个定制的参数设置，其中确定性的对应物是在一个非混沌政权，子扩散是一个长寿的瞬态，其寿命可以是许多，许多数量级大于特征时间尺度的设置，从而服从实验观察。作为一个原因，这种次扩散行为在坐标空间中，我们确定在速度（动量）空间中的热噪声引起的动态本地化。这个新的想法与现有的知识不同，并且从未在任何经典或量子系统中报道过。它建议重新考虑普遍接受的意见，subdiffusion是由于道路分布或强相关性，反映了混乱，陷阱，粘弹性的介质或几何约束。
Analytical Solution to Transport in Brownian Ratchets via Gambler's Ruin Model
我们提出了一个类比之间的经典赌徒的破产问题和热激活动力学周期布朗棘轮。通过将棘轮的每个周期单元看作一个位置链，计算了相邻单元能量极小值之间跃迁的跃迁概率和平均首次通过时间。我们考虑马尔可夫二分噪声驱动的布朗棘轮的具体情况。电流的显式解推导出任意温度，并通过数值朗之万模拟验证。得到了棘轮中电流消失和电流反转的条件，并进行了讨论。
Transporting cold atoms in optical lattices with ratchets: Symmetries and Mechanisms
这项工作的目的是提供一个一般性的介绍到对称性分析的rachet效应使用一个简单的，非相互作用的单粒子动力学。尽管它的简单，这个模型包含了所有的经典和量子棘轮动力学的基本方面，也可以用来作为一个起点，纳入原子-原子相互作用。
The ratchet effect and the transporting islands in the chaotic sea
研究了经典确定性耗散系统中的定向输运。我们认为一般情况下的混合相空间，并表明，大棘轮电流可以产生感谢的存在下，在哈密顿极限，运输稳定岛屿嵌入在混乱的海洋。由于混沌和耗散的同时存在，电流的定常值与初始条件无关，除了具有非常小测量的初始状态。
Noise induced currents and reliability of transport in frictional ratchets
研究了在高斯白噪声涨落存在下，过阻尼布朗粒子在摩擦棘轮系统中输运的相干性。导出了该系统的粒子速度和扩散系数的解析表达式，并通过它们与无量纲P $\acute{e}$ clet数之比分析了输运的可靠性或相干性。我们表明，在运输的连贯性可以增强或退化敏感地依赖于摩擦配置文件相对于潜在的。
Subdiffusive rocking ratchets in viscoelastic media: transport optimization and thermodynamic efficiency in overdamped regime
本文利用非马尔可夫广义朗之万方程（GLE）方法和相应的多维马尔可夫嵌入动力学，研究了粘弹性介质中受外部零平均力周期性振荡的次扩散过阻尼布朗棘轮。粘弹性变形的介质所造成的运输粒子建模的一组辅助布朗准粒子弹性耦合到运输粒子，其特征在于由一个层次的弛豫时间服从分形标度。最慢的松弛变形，不能立即遵循移动粒子的印记长距离记忆其先前的位置，并导致亚扩散和异常运输在一个足够长的时间尺度。这种反常的行为与正常的扩散和运输相结合的初始时间尺度上的过阻尼运动。由于零平均周期驱动违反了热细致平衡，出现了空间反演对称性破缺的周期棘轮势中的异常缓慢定向输运，并利用驱动频率、振幅和温度进行了优化。这种优化的反常输运可以是低色散的，其特征在于具有大的广义Peclet数。此外，我们表明，过阻尼次扩散棘轮可以承受相当大的负载，做了有益的工作。相应的热力学效率随时间代数地衰减，因为对负载所做的有用功随着时间在传输粒子位置之后呈次线性地缩放，但是由外力泵送的能量随着时间呈线性地缩放。然而，它可以是短暂的可观的高，以及比较正常的扩散过阻尼棘轮足够长的时间和空间尺度上的效率。
Transport reversal in a delayed feedback ratchet
反馈闪烁棘轮是热整流器，其使用关于系统状态的信息来操作周期性电位的接通和关断。由于反馈协议的不对称性，它们甚至可以在对称电势下诱导定向传输。我们在这里调查的反馈闪烁棘轮的动力学时，棘轮电位和反馈协议的不对称有利于在相反的方向上运输。在控制策略中引入时间延迟允许人们非平凡地调整导致有趣的动态的竞争不对称的相对相关性。我们表明，不对称之间的竞争导致大延迟电流反转。对于小合奏的粒子电流反转出现的结果出现的开环一样的动力学制度，而对于大合奏的粒子，它可以被理解为准周期解的稳定的结果。我们还评论了这些反馈棘轮的实验可行性及其潜在的应用。
Aging in the transport on the corrugated ratchet potential
在快速过冷下，玻璃形成液体冻结在无定形状态，只能在非常长的时间尺度上平衡，这是老化的特征标志，这在广泛的系统中已经观察到。布朗棘轮是一个被广泛研究的系统，表现出许多类型的反常动力学行为。本文研究了布朗粒子在周期性棘齿势中的集体运动中发生老化的可能性，其中有淬火无序。我们发现，当一个缓慢增长的部分粒子被困了很长一段时间，集体运动往往成为超扩散。超扩散输运弱地打破了遍历性，并且覆盖整个相空间的时间变得非常长，并使人联想到老化行为。
Transport Equations for Subdiffusion with Nonlinear Particle Interaction
我们展示了如何非线性相互作用的影响“体积填充”和“粘附”可以被纳入分数subdiffusive运输的细胞和个体生物。为此，我们使用微观随机游走模型与异常捕获和系统地推导出通用的非马尔可夫和非线性控制方程的平均浓度的subdiffusive细胞或生物体。我们发现了一个有趣的非线性和非马尔可夫性质的运输之间的相互作用。在次扩散的情况下，这种相互作用表现在一个非平凡的非线性项与分数阶导数的组合。但在较长的时间限制下，这些方程简化为不含分数阶算子的形式。这为聚集现象的研究提供了一种简便的方法。特别是，这使我们能够表明，体积填充可以防止“异常聚集”，这发生在subdiffusive系统与空间变化的异常指数。
Subdiffusion on a Fractal Comb
研究了分形梳上的子扩散。提出了输运指数不等于1/2的亚扩散机制。结果表明，输运指数是由梳状分形几何决定的。
Transport coefficients for a confined Brownian ratchet operating between two heat reservoirs
讨论了抛物势模型下布朗粒子在具有软壁的周期性非对称通道中的二维扩散。在通道中，粒子在横向和纵向上经历不同的噪声强度或温度。该模型的灵感来自著名的费曼的棘轮和棘爪。利用Fick-Jacobs近似的思想，我们导出了粒子的平均速度、有效扩散系数和势单胞中的定态几率密度。对于较小的沟道宽度，推导出的结果是准确的。然而，我们检查精确的数值计算，他们定性地描述观察到的棘轮效应的任意宽度的通道。
Measuring subdiffusion parameters
我们提出了一种方法，从实验数据中提取的亚扩散参数$α$和亚扩散系数$D_α$的定义的关系$<x^2> =2D_α/Γ(1+α) t^α$其中$<x^2>$表示从$x=0$在初始时间$t=0$的随机步行者的均方位移。该方法利用膜系统，其中感兴趣的物质在溶剂中穿过薄膜从一个容器运输到另一个容器，该薄膜在此仅起辅助作用。使用这样的系统，我们实验研究了葡萄糖和蔗糖在凝胶溶剂中的扩散。我们找到了一个完全解析解的分数阶亚扩散方程的初始和边界条件表示系统的研究。面对实验数据与推导出的公式，我们显示了亚扩散性质的糖在凝胶溶剂中的运输。我们精确地确定了小于1的参数$α$和亚扩散系数$D_α$。
Dynamics stabilization and transport coherency in a rocking ratchet for cold atoms
光晶格中的冷原子已经成为研究棘轮效应的理想系统，最近的几个实验已经证明了这一点。本文从理论上分析了冷原子棘轮效应中交流驱动输运的两个方面。我们首先解决的问题是否，以及在何种程度上，冷原子的交流驱动棘轮可以作为一个电机。因此，我们从理论上研究了冷原子的耗散电机，通过增加一个负载的一维非磁驱动摇摆棘轮。我们证明了在存在负载的情况下也可以产生电流，例如棘轮装置可以作为马达操作。相应地，我们确定了电机的失速力，其表征了设备可以作为电机运行的负载范围，以及差分移动性，其表征了对负载大小变化的响应。其次，我们比较我们的结果在交流驱动的棘轮装置与运输在直流驱动系统的运输。我们观察到一个特殊的现象：双谐波交流力稳定的动态，允许产生的均匀定向运动的动量范围远远大于可能与直流偏置。我们解释了这样一个稳定的动态观察，非绝热交流驱动器扩大了有效的冷却动量范围，并迫使原子轨迹覆盖这样的区域。因此，系统可以耗散能量并保持稳态能量平衡。我们的研究结果表明，在一个有限范围的速度依赖摩擦的情况下，棘轮装置可以提供控制粒子运动在一个更广泛的范围内的动量相对于一个纯粹的偏置系统的可能性，虽然这是在减少的相干性的成本。
Transport coherence in a time-asymmetric rocked ratchet model
研究了锯齿势中存在时间非对称驱动力时过阻尼布朗粒子的动力学行为。我们观察到，在确定性的限制，输运相干性，这是由一个无量纲的量称为Peclet数，$Pe$是相当高的棘轮势较大的空间不对称性。对于该模型的参数空间的所有区域，$Pe$遵循类似斯托克斯效率的电流性质。作为驱动幅度的函数的扩散显示出最小值，恰好在该最小值处电流显示出最大值。与先前研究的模型不同，作为温度的函数的$Pe$显示出峰值行为，并且在高温下输运的相干性降低。在非绝热状态下，作为驱动幅度函数的$Pe$减小，并且峰值变得更宽，因此传输变得不可靠。
Fractional time random walk subdiffusion and anomalous transport with finite mean residence times: faster, not slower
连续时间随机游走（CTRW）的子扩散以及与之相关的分数阶Fokker-Planck方程（FFPE）传统上是以平均周期发散的随机钟为前提的。这项工作考虑了另一种CTRW和FFPE描述的特点是有限的平均停留时间（MRT）在任何空间域的有限大小。瞬态亚扩散输运可以发生在一个非常大的时间尺度$τ_c$，它可以大大超过平均停留时间在任何陷阱，$τ_c\gg <τ>$，甚至不相关。渐近地，在宏观尺度上的运输成为正常的$t\ggτ_c$。然而，介观输运是反常的。从粘弹性subdiffusion没有长程反相关的位置增量是必需的。此外，我们的研究表明，瞬态亚扩散和输运比宏观尺度上的正态渐近极限所期望的要快。由于细胞质的宏观粘度是有限的，这一观察对生物细胞中的异常介观输运过程具有深远的意义。
Characteristics of the polymer transport in ratchet systems
以短链Rubinstein-Duke模型聚合物为例，研究了含时周期势场中具有复杂内部结构的分子。我们扩展我们以前的工作运输随机变化的电位，也包括确定性的电位开关机制，能量效率和不均匀的电荷分布。我们还使用非平衡稳态中的电流来识别导致聚合物传输的主导机制并分析宏观状态的演变（例如，聚合物的总长度和头对头长度）。几种数值方法被用来解决主方程和非线性优化问题。主要的传输机制，通过图形优化方法。结果表明，分子结构和环境变量的微小变化都会导致漂移的大幅增加。漂移和相干性可以通过使用确定性的闪烁电位和定制的聚合物电荷分布来放大。通过图形分析工具确定主要的传输机制，发现在如何通过棘轮效应传输的分子提供洞察力。
Delay-induced transport in a rocking ratchet under feedback control
基于Fokker-Planck方程，研究了过阻尼胶体粒子在静态、非对称周期势场中的输运，势中附加了一个依赖于时间的延迟反馈力$F_{\mathrm{fc}}$ .对于给定时间$t$，$F_\mathrm{fc}$取决于系统在先前时间$t-τ_\mathrm{D}$的状态，其中$τ_\mathrm{D}$是延迟时间，具体地取决于延迟的平均颗粒位移（相对于某个“切换位置”）。对于非零延迟时间，$F_{\mathrm{fc}}(t)$产生几乎规则的振荡，在系统中产生净电流。取决于开关位置，该电流几乎与常规开环摇摆棘轮中的电流一样大或甚至更大。我们还研究了延迟非平衡系统的热力学性质，并提出了一个基本的Langevin方程，再现了Fokker-Planck的结果。
Non-Markovian Random Walks and Non-Linear Reactions: Subdiffusion and Propagating Fronts
我们提出了一个具有非线性反应和非指数等待时间分布的CTRW反应输运模型。导出了介观粒子密度的非线性演化方程。我们将此方程应用于具有反常扩散的反应输运系统的波前向不稳定态的传播问题。我们已经找到了一个显式表达式的传播速度的情况下，亚扩散输运。
Mechanical coupling in flashing ratchets
通过研究等间距点粒子组成的棒状链的过阻尼行为，研究了具有内部结构的刚性物体在闪烁棘轮势中的输运问题。在1D中，分析论证表明，响应于改变链的尺寸或热浴的温度，速度可以多次反向。物理原因是，机械耦合的物体所经历的有效电势可以具有与单个物体不同的对称性。所有的分析预测证实了布朗动力学模拟。这些结果可能提供一个简单的，粗粒度的分子马达运输模型，将一个对象的大小和旋转自由度的运输机制。
Transport in a Levy ratchet: Group velocity and distribution spread
我们考虑了在对称Lévy噪声影响下，过阻尼粒子在缺乏空间对称性的周期势场中的运动，这是Lévy棘轮的最小设置。由于Lévy噪声的非热特性，即使在没有任何额外的依赖于时间的力的情况下，粒子也会表现出具有优选方向的运动。Lévy棘轮的检验必须基于方向性的特征，这些特征不同于通常使用的测量方法，如平均电流和粒子位置的分散，因为当噪声的时刻发散时，这些测量方法变得不合适。为了克服这个问题，我们讨论了鲁棒性的措施的方向性的运输，如粒子位移的分布特征的群速度的中位数的位置，和分位数的距离给出的分布的宽度的措施。此外，我们分析了分裂概率的行为，留下一个给定的长度的间隔，揭示了Lévy指数低于和高于统一的噪声之间的定性差异。最后，我们检查的问题，第一次逃离一个给定长度的间隔，揭示独立的出口时间的结构上的潜力。
Ratchet effect in an underdamped periodic potential and its characterisation
研究了受驱动欠阻尼周期势系统中的棘轮效应。存在的空间依赖性和周期性的摩擦系数，但与对称的周期电位的相位差示出产生大量的棘轮电流。棘轮性能的特点是在运输的各种参数。这种棘轮的性能相比，棘轮与潜在的周期性和不对称的潜力。结果表明，在系统的不均匀性和不对称的潜在的最佳组合可以大大提高欠阻尼棘轮的性能。
Transient dynamics in the thermal ratchets transport model
热棘轮模型触发一个空间周期性的非对称势，以纠正随机行走，实现扩散粒子的传输。我们数值求解控制方程的全动力学的无限一维棘轮模型响应周期性开关。瞬态非周期性的行为，观察到渐近收敛的切换周期。我们研究的措施的运输率，瞬态寿命，相当于“振幅”，然后调查他们的依赖于系统的各种属性，以及其他功能的瞬态和渐近动力学。
Reaction-diffusion and reaction-subdiffusion equations on arbitrarily evolving domains
反应扩散方程作为控制演化方程被广泛用于模拟许多物理、化学和生物过程。在这里，我们推导出反应扩散方程模型运输与反应的一维域上的发展。模型方程，这已来自广义连续时间随机游动，可以将复杂性，如次扩散运输和非均匀域拉伸和收缩。一种方法用于构建解析表达式的短时间的时刻的位置的颗粒的开发和时刻从这种方法计算出的结果与随机行走模拟和数值积分的反应输运方程相比毫不逊色。结果表明了初始条件的重要作用。特别是，它强烈影响的时间依赖性的时刻在短时间制度，通过引入额外的漂移和扩散条款。我们还讨论了如何我们的反应输运方程可以应用于研究人口的传播不断发展的接口。
Overdamped thermal ratchets in one and more dimensions. Kinesin transport and protein folding
由外部（Orstein-Uhlenbeck）噪声驱动的过阻尼热棘轮被重新审视。我们考虑的棘轮在空间上是无限的，不一定是周期性的。通过分析相应的Fokker-Planck方程及其缺乏定态的情况，简要讨论了获得电流的条件。接下来，给出了两个与生物系统相关的一维以上的例子。首先，一个二维模型的“驱动蛋白”上的“微管”进行了分析，第二，我们建议，棘轮机制可能是背后的折叠蛋白质;后者是详细说明与多维棘轮模型。
Competition between ac driving-forces and Lévy flights in a nonthermal ratchet
研究了在Lévy噪声和交流驱动力作用下，过阻尼粒子在非对称周期势场中的输运问题。群速度被用来测量由非热噪声驱动的输运。研究发现，Lévy飞行和交流驱动力是两个不同的驱动因素，可以打破化学平衡。这两种因素之间的竞争会导致一些特殊的现象。例如，在改变噪声强度时发生多个输运反转。此外，我们还发现，作为函数的Lévy指数的群速度是非单调的小值的噪声强度。
A ratchet for heat transport between identical reservoirs
弹性碰撞硬点的一维周期性阵列，与非中心对称的单位单元，在其两端连接到{ \em相同，但非热}能源水库，进行持续的单向能量流。
Ratchet transport powered by chiral active particles
数值研究了主动和被动粒子混合物在横向非对称通道中的棘轮输运，一个大的被动粒子浸没在一个主动粒子的“海洋”中。由于活性粒子的手性，横向不对称性导致了纵向定向输运。对于活性粒子，手性完全决定了棘轮输运的方向，逆时针和顺时针方向的粒子向相反的方向运动，可以分离。而对于被动粒子，输运行为变得复杂，其输运方向取决于手性、自推进速度和填充率之间的竞争。有趣的是，在某些参数下，被动粒子向左移动，而主动粒子向右移动。此外，存在最佳的参数（手征性，势垒高度，自推进速度和填充率）时，整流效率取最大值。我们的研究结果可用于手性活性粒子驱动的棘轮输运的实验研究。
Dissipation Enhanced Asymmetric Transport in Quantum Ratchets
从理论上研究了零温条件下粒子在周期非对称势场中的量子力学运动。基于半经典近似，我们发现，在弱振荡场的存在下，即使平均没有宏观场梯度，从一个局部极小值到下一个局部极小值的隧穿几率也是不对称的.耗散增强了这种不对称性，并导致稳定的单向电流，导致量子棘轮系统。
Directed transport in a ratchet with internal and chemical freedoms
我们认为在棘轮模型中的定向运输机制，除了运输发生的外部自由，化学自由，取代了熟悉的外部驱动由一个自主的动力学提供能量输入，和一个内部的自由代表一个电机分子的功能模式。在我们的模型的数值模拟的电流对各种参数的依赖关系进行了研究。特别是，我们指出的作用的内部自由度作为能量输入和输出的机械工作之间的缓冲，允许注入的能量的临时存储，并可以有助于当前发电的效率。
A new mechanism of hypersensitive transport in tilted sharp ratchets induced by noise flatness
研究了在乘性非平衡三能级马尔可夫噪声和加性白噪声驱动下的倾斜棘轮系统中噪声平坦性诱导的过阻尼布朗粒子超灵敏输运.在低温下，电流的增强对所施加的小静态倾斜力非常敏感。它建立了流动性的增强依赖于非单调的乘性噪声的参数（平坦度，相关时间）。找到了使流动性最大化的噪声参数的最佳值。
Transport of underdamped active particles in ratchet potentials
研究了欠阻尼非相互作用主动粒子在非对称周期势场中的整流输运。研究发现，在过阻尼极限下，活性非相互作用粒子的棘轮效应发生在单一方向上（沿基底不对称的易磁化方向）。然而，当考虑惯性时，可以观察到棘轮效应的反转，其中运动沿着衬底不对称的硬方向。通过改变摩擦系数或自推进力，平均速度可以多次改变其方向。因此，通过适当地调整参数，具有不同自推进力的欠阻尼活性颗粒可以在不同方向上移动并且可以分离。
Entropic Ratchet transport of interacting active Brownian particles
相互作用的主动（自推进）布朗粒子的定向运输的数值研究在受限的几何形状（熵障碍）。自推进速度可以打破物质平衡，诱导定向输运。发现活性粒子之间的相互作用对棘轮输运有很大的影响。对于吸引粒子，随着相互作用强度的增加，平均速度先减小到最小值，然后增大，最后减小到零。对于排斥粒子，当相互作用很弱时，存在一个临界相互作用，在该临界相互作用下，粒子的平均速度最小，几乎趋于零;而对于强相互作用，粒子的平均速度与相互作用无关。
Disorder Induced Diffusive Transport In Ratchets
研究了淬火无序对周期性非对称势场中受驱动粒子过阻尼运动的影响。而对于未扰动的潜在的运输是由于一个有规律的漂移，淬火无序诱导一个显着的额外的混乱的“扩散”的运动。统计系综的时空演化符合高斯分布，这意味着在存在淬火无序的情况下存在混沌输运。
Hyperbolic subdiffusive impedance
本文利用具有分数阶时间导数的双曲型次扩散方程（广义Cattaneo方程）研究了电解质在存在次扩散的介质中的输运过程。在该模型中，通量相对于浓度梯度在非零时间内延迟。特别地，在电场的大脉动和小脉动的限制下，我们得到了空间有限样品的电化学亚扩散阻抗公式。在样品外壁处的边界条件取为次扩散通量和被输送颗粒浓度的线性组合的一般形式。我们还讨论了方程参数（子扩散参数和延迟时间）对奈奎斯特阻抗图的影响。
Particle diode: Rectification of interacting Brownian ratchets
研究了在链的一端局部施加交流驱动力的情况下，布朗粒子通过Morse势相互作用的输运。通过数值模拟，我们发现系统可以表现为一个粒子二极管的过阻尼和欠阻尼的情况下。对于低频，禁止从自由端到交流作用端的传输，而允许从交流作用端到自由端的传输。然而，粒子二极管的极性将在中频时反转。存在一个相互作用势阱深的最佳值，在该值处平均速度最大。平均速度$\upsilon$随着系统尺寸$N$以幂律$\upsilon \propto N^{-1}$单调减小。
Memory effects in nonlinear transport: kinetic equations and ratchet devices
我们提出了一种新的方法来推导动力学方程的系统进行非线性传输存在的记忆效应。在介观非平衡态热力学框架下，我们通过含时系数导出了一个包含记忆效应的广义Fokker-Planck方程。作为应用，我们首先讨论了势场中反常扩散的非马尔可夫动力学，分析了涨落耗散定理的有效性。在第二个应用程序中，我们提出了一个新的棘轮机制，在该机制中，作用于粒子的周期性驱动引起的昂萨格耦合的扩散电流与振荡的热力学力。
Reversible Transport of Interacting Brownian Ratchets
数值研究了相互作用布朗粒子在周期性非对称（棘轮）基底中的输运。在零温度状态下，系统表现为可逆步进电机，随着以下参数的变化而经历粒子电流的多次符号反转：钉扎势参数、粒子占据数和激发振幅。反转是由衬底产生的有效棘轮势的对称性和被有效钉扎的粒子的分数的连续变化引起的。在高温和低频率下，热噪声有助于被钉扎粒子的离域，使系统沿着衬底电势的较温和方向恢复净运动。另一方面，高温和高频的联合效应引起额外的电流反转，这一次有利于沿着棘轮电势更陡的方向运动。详细分析了这些性质与棘轮参数和粒子密度的关系。
Density-Dependence Subdiffusion in Chemotaxis
这项工作的目的是提出一个非线性非马尔可夫模型的subdiffusive运输，涉及趋化物质影响的细胞在所有的时间，而不仅仅是在跳跃。这导致随机等待时间依赖于趋化梯度，使得逃逸速率也依赖于梯度以及非线性密度依赖性。系统地导出了次扩散分数阶主方程，并讨论了分数阶主方程的扩散极限。我们最后解决所产生的分数subdiffusive主方程的文具和分析的趋化梯度的作用，在所产生的固定密度与常数和二次趋化梯度。
Cooperative rectification in confined Brownian ratchets
本文分析了布朗粒子在受限环境中的修正运动。我们表现出强烈的协同性之间的内在整流的棘轮机制和熵的偏差所造成的空间限制的波动。甚至在棘轮和几何约束分别不引起粒子运动的情况下，也可能产生净粒子输运。组合整流效应可以导致取决于颗粒尺寸的双向传输，从而导致分离的新途径。所报道的机制可用于控制介观结构和纳米器件中的传输，其中颗粒在减小的空间中移动。
Quantization and Corrections of Adiabatic Particle Transport in a Periodic Ratchet Potential
本文研究了在时间和空间都具有周期性的非对称势场驱动下过阻尼粒子的输运。我们将Fokker-Planck方程转化为含时的厄米问题，发展了一个绝热微扰理论，并揭示了与量子绝热粒子输运的类比。得到了用布洛赫态的Berry相表示的粒子速度系综平均的解析表达式。它的时间平均值被量化为一个陈数在确定性或紧束缚的限制，与指数小的修正。在相反的限制，其中的热能占主导地位的棘轮势，平均速度的公式也得到了，显示二阶依赖于潜在的。
Phase controlling current reversals in a chaotic ratchet transport
我们考虑了一个确定性混沌棘轮模型，其驱动力的设计允许整流电流以及控制系统的混沌。除了在该框架中经常用作控制参数的对称驱动力的幅度之外，这里新包括了相位。探索这一阶段，负责驱动力的不对称性，一些有趣的偏离已被揭示。值得注意的是，有可能将系统驱动到以下状态之一：零传输状态，定向传输状态，最重要的是反向传输状态（电流反转）。为了完全控制系统，计算了电流反转图，从而清楚地显示了整个传输谱，预计该模型中可能的实验会对该传输谱感兴趣。
Quasiperiodically driven ratchets for cold atoms
我们在实验上研究了冷原子在驱动棘轮中的准周期性，并研究了在接近准周期极限时对称性和输运之间的关系。取决于驱动的具体形式，准周期性导致输运的完全抑制，或者恢复适用于周期性驱动的对称性。
Transport and Diffusion Enhancement in Experimentally Realized Non-Gaussian Correlated Ratchets
已知活细胞由于各种活性过程而产生显著大于热波动的非高斯活性波动。了解这些活跃的涨落对各种物理化学过程的影响，例如分子马达的输运，是非平衡物理学中的一个基本问题。因此，我们的实验和数值研究的主动布朗棘轮包括一个胶体粒子在光学产生的非对称周期性的潜在驱动的非高斯噪声具有有限振幅的主动爆发，每个到达随机和指数衰减。我们发现，粒子速度是最大的相对稀疏的爆发有限的相关时间和非高斯分布。这些偶尔的踢，产生布朗但非高斯扩散，是更有效的传输和粒子的扩散增强比主动奥恩斯坦-乌伦贝克噪声的不断踢。
Ratchet Effects in Active Matter Systems
棘轮效应可能会出现单个或集体相互作用的布朗粒子在不对称基板上时，净直流运输是由外部施加的交流驱动力或周期性闪烁的基板。最近，通过使用活性物质已经实现了一类新的主动棘轮系统，所述主动棘轮系统是可以是生物或非生物性质的自推进单元。当活性材料如游动细菌与不对称基底相互作用时，即使没有外部驱动，也可以产生净直流定向运动，从而打开了大量的可能性，如分选，货物运输或微机械构造。我们回顾了目前的状况，活性物质棘轮游动细菌，细胞，活性胶体，和群集模型，重点是粒子-基质相互作用的作用。我们描述棘轮逆转集体效应和使用主动棘轮运输被动粒子。我们讨论了未来的发展方向，包括变形基板或粒子，不同的游泳模式的作用，不同的粒子-粒子相互作用，和非耗散效应。
Memory-Induced Transport and Arrest in Flashing Ratchets: From Superdiffusion to Clustering
研究揭示了在单文件运动中，非马尔可夫噪声诱导粒子从超扩散到聚团的动态转变，为拥挤系统输运调控提供新视角。
Revisiting Feynman's ratchet with thermoelectric transport theory
我们展示了如何用于热电运输的形式主义可能会适应Smoluchowski的开创性的思想实验也被称为费曼的棘轮和棘爪系统。我们的分析依赖于有用通量的概念，对于热电系统是电流，对于费曼棘轮是有效的跳跃频率。我们的方法产生原始洞察系统的属性的推导和分析。特别是，我们定义了一个熵每齿类比的熵每载波或塞贝克系数，我们推导出类似的开尔文第二关系费曼的棘轮。由于热电发电机（TEG）和费曼棘轮的热通量平衡方程之间的形式相似性，我们引入了一个分布参数，量化的热量，流过的冷，热侧的两个热机。虽然对于TEG来说$γ$ = 1/2是公认的，但是对于费曼棘轮来说它等于1。这意味着在后一种情况下，在冷储器中没有热量被排出。此外，对最大功率时的效率的分析表明，所谓的费曼效率对应于外可逆发动机的效率，其中$γ$ = 1。然后，转向非线性政权，我们推广的方法的基础上的对流图片，并引入两种不同类型的电阻来区分所考虑的系统的动力学行为，从它的耗散能量的能力。最后，我们提出了强烈的相似性之间的原始费曼棘轮和介观热电发电机与一个单一的导电通道。
Spontaneous Ratchet Effect in a Granular Gas
采用振动流化颗粒气体的自发聚集来产生在两个不同的分隔系统中的定向运输：“颗粒喷泉”，其中运输采取对流辊的形式，和“颗粒棘轮”与垂直于能量输入方向的自发粒子流。在这两种情况下，运输是不是由于任何系统固有的各向异性，但出现作为一个自发的集体对称性破缺效应的许多相互作用的颗粒。实验和数值计算结果定量占内的通量模型。
Hydrodynamic Ratchet for Tracer Transport in a Soft Microchannel: A Detailed Analysis
本文分析了软微通道中局部反演对称性破缺的流体流动模型，揭示了在特定条件下微米级示踪粒子在起伏速度场中发生的流体动力学棘轮效应。
Ratchet universality in the presence of thermal noise
我们表明，驱动过阻尼布朗粒子的定向棘轮运输受到空间周期性和对称的潜力，可以可靠地控制通过定制的双谐时间力，在一致的程度的破坏机制。我们证明了有限温度对纯确定性棘轮情形的影响可以理解为势垒的\textit{effective noise-induced change}，而势垒又由破坏机制的程度控制。值得注意的是，我们发现，相同的普遍情况下，任何对称的周期性潜力，而最佳定向棘轮运输时发生的脉冲传输（空间积分超过半个周期）的对称空间力是最大的。
Transport Reversal in a Thermal Ratchet
研究了在对称无偏外力作用下布朗粒子在周期势场中的输运问题。粘性介质交替地与两个热源接触。给出了准稳态极限下的净电流的解析表达式。结果表明，电位不对称性参数与温度差的竞争导致了电流反转等现象。这两个驱动因素之间的竞争是当前逆转的必要条件，但不是充分条件。
扫码添加微信好友，提出您的宝贵建议 👇
💡 备注请填写：网站反馈
发表机构由 AI 从论文文本抽取，如发现错误，欢迎反馈修正建议。