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。
2008-01-28 cond-mat.stat-mech
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。
2007-06-22 cond-mat.stat-mech
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。
2005-01-06 cond-mat.stat-mech
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。
2008-05-06 cond-mat.stat-mech
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。
2022-12-06 cond-mat.stat-mech
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。
2016-07-28 cond-mat.stat-mech
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。
2013-09-26 cond-mat.stat-mech
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。
2010-02-03 cond-mat.stat-mech
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。
2016-12-14 cond-mat.stat-mech
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。
2014-03-24 cond-mat.stat-mech
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。
2015-08-14 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
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。
2006-02-04 cond-mat.stat-mech
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。
2008-04-22 cond-mat.stat-mech
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。
2006-05-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2016-08-28 cond-mat.stat-mech
Current reversals in a rocking ratchet: dynamical vs symmetry-breaking mechanisms
棘轮中的定向输运是由系统在失去平衡时的破缺决定的。摇摆棘轮的一个标志是电流反向：摇摆力的增加改变了电流的方向。在这项工作中的双谐波驱动的空间对称的摇摆棘轮，我们表明，一类电流反转是精确地确定的破环，从而创建一个动态和破环机制之间的联系。
2010-05-19 cond-mat.stat-mech
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。
2002-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2016-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2010-12-17 cond-mat.stat-mech
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。
2012-01-25 cond-mat.stat-mech
A random walker on a ratchet
我们分析了一个步行者在棘轮势上移动的模型。这个模型是由运动蛋白，如驱动蛋白和肌球蛋白的运输性质的动机。步行者由两个脚组成，表示为两个粒子通过一个势能非线性耦合。与线性耦合相反，量子势允许更丰富的动力学，其中粒子的排序可以在行走期间交替。两个稳定状态之间的过渡的势能对应于交替粒子的行走。我们区分两种主要的行走方式：交替和没有交替，类似于手在手和尺蠖行走的马达蛋白，分别。当两个粒子之间的平衡距离除以棘轮的周期性是一个整数时，我们得到了电流的最大值，表明最佳的运输。
2005-07-01 cond-mat.stat-mech
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。
1997-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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。
2010-02-21 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
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。
2003-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2017-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2015-05-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2000-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2003-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2008-12-30 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
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。
2012-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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。
2012-08-15 cond-mat.stat-mech
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。
2002-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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。
2013-09-13 cond-mat.stat-mech nlin.CD
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。
2006-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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。
2022-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2016-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2025-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2014-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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。
2004-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2025-10-14 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
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。
2013-02-12 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Levy ratchets in the spatially tempered fractional Fokker-Planck equation
Lévy棘轮是在Lévy噪声和空间对称性破缺的周期性外势存在下，涨落驱动输运的最小模型。在这些系统中，即使没有时间相关的扰动、外部倾斜力或噪声偏置，也会出现净棘轮电流。关于Lévy噪声与外势相互作用的大多数研究都假设Langevin描述下的$α$ -稳定Lévy统计量，其在连续极限下对应于分数阶Fokker-Planck方程。然而，低阶矩的发散是$α$稳定分布的潜在缺点，因为在应用中，矩表示物理量。例如，对于$α<1$，当前$J$在$α$稳定的Lévy棘轮中是无界的。为了克服这一限制，我们研究棘轮输运截断Lévy分布在连续极限对应的空间回火分数福克-普朗克方程。研究的主要对象是棘轮电流对回火水平$λ$的依赖性。对于$λ\neq 0$，在没有势的情况下，统计最终收敛（尽管非常缓慢）到高斯扩散。然而，它在这里表明，在棘轮电位的存在下，有限的电流持续渐近的任何有限值的$λ$。电流在时间上以指数方式收敛到稳态值。稳态电流表现出$α\geq 1.75$的代数衰减$J\sim λ^{-ζ}$。然而，对于$α\leq 1.5$，衰减是指数的，$J \sim e^{-ξλ}$。在存在偏置的Lévy噪声，它示出的回火可以导致电流反转。详细的数值研究上的电流对$λ$和系统的物理参数的依赖性。
2010-09-10 cond-mat.stat-mech
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。
2010-03-19 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.data-an
Quantum Brownian motion in ratchet potentials
本文研究了在交变力场作用下棘轮势中量子粒子的动力学行为。我们发展了一个微扰方法弱棘轮势和力场。在这种方法中，我们得到了直流电流整流和电流反转的解析描述。各种限制的情况下，如经典的限制，限制的高或低的频率，和/或高温的运输特性-明确推导。为了深入了解整流电流对相关参数的复杂依赖关系，我们确定了特征尺度，并获得棘轮系统的响应尺度函数。我们特别注意惯性效应，并表明它们通常是相关的，例如，在高温下。我们发现整流电流的高温衰减遵循一个非平凡指数的代数定律，$j\propto T^{-17/6}$。
2002-01-02 cond-mat.stat-mech
Regular and chaotic transport of discrete solitons in asymmetric potentials
研究了受迫和阻尼离散双sine-Gordon系统拓扑孤子的棘轮动力学。定向输运发生在相空间的规则区域和混沌区域中，并且其对阻尼、驱动的振幅和频率、不对称参数、耦合常数的依赖性已经被广泛地研究。我们发现，从棘轮锁相制度的通道发生混沌棘轮通过一个倍周期路线的混乱，而且，令人惊讶的是，钉扎状态可以存在于锁相和混沌输运区域的中间值的耦合常数。研究了利用小次谐波信号和更一般的周期驱动控制混沌离散孤子棘轮的可能性。
2010-11-21 cond-mat.other cond-mat.stat-mech nlin.PS
Synchronous versus asynchronous transport of a paramagnetic particle in a modulated ratchet potential
我们提出了一个相结合的实验和理论研究描述的动态制度所显示的顺磁性胶体粒子外部驱动的条纹图案的磁性石榴石薄膜。圆极化旋转磁场调制石榴石薄膜的杂散场，并产生一个平移的周期性电位，诱导粒子运动。增加的驱动频率，我们观察到一个过渡，从一个锁相运动与恒定的速度，以一个较低的速度，由于失去同步与移动电位的滑动动力学。我们解释的实验结果与分析听话的理论模型和解释的粒子动力学中存在的热噪声。该模型与实验结果吻合较好。
2013-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Asymmetry-controlled resonant transport in a Brownian flashing ratchet
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究院摩哈利分校）；Tata institute of fundamental research（塔塔基础研究所）
该研究针对带分段线性不对称周期势的一维布朗闪烁棘轮，通过数值模拟揭示其稳态电流对切换频率的非单调依赖关系，明确了共振频率的标度规律并给出物理解释。
2026-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Josephson junction ratchet: effects of finite capacitances
本文研究了非对称SQUID中的输运，该SQUID由三个电容并联的约瑟夫森结组成，其中两个串联在一个臂上，另一个串联在另一个臂上，外加磁通量，系统同时受到时间周期和恒定电流的作用。我们制定的确定性，以及，SQUID的随机动力学的Stewart-McCumber模型的条款，并推导出一个方程的相位差在一个手臂，其中有效的周期电位是棘轮型，即其反射对称性被打破。在这样做时，我们扩展和推广Zapata等人的早期研究。77，2292（1996）]，并在宽参数范围内分析定向输运：覆盖过阻尼到中等阻尼范围，直到其完全欠阻尼范围。因此，我们检测到有趣的功能的负（差分）电导，重复的电压反转，噪声引起的电压反转和热噪声引起的棘轮电流。我们确定了一组参数的棘轮效应是最明显的，并显示如何可以通过定制的外部磁通量控制的方向的运输。
2014-08-20 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Duality Relation for Quantum Ratchets
研究了斜棘轮势中量子布朗粒子的长时间动力学与受驱动耗散紧束缚模型之间的对偶关系。它将一个模型中的弱耗散情况与另一个模型中的强耗散情况联系起来，反之亦然。我们应用这种对偶关系来研究棘轮势中的输运和整流：从线性迁移率，我们推断弱耗散的基态离域。我们报告的逆转引起的绝热驱动和温度的棘轮电流和它的依赖于潜在的形状。
2005-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Multiple current reversals in forced inhomogeneous ratchets
研究了摩擦系数随空间变化的摇摆热棘轮中过阻尼布朗粒子的输运性质。通过调节参数，电流的方向呈现出多次反转，这两者都是热噪声强度以及摇摆力幅度的函数。电流反转也发生在确定性条件下，并表现出有趣的结构。所有这些特征都是由于潜在的不对称性、噪声、驱动频率和不均匀摩擦之间的相互作用而产生的。
2000-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vortex motion rectification in Josephson junction arrays with a ratchet potential
通过电输运测量，研究了过阻尼约瑟夫森结阵列上棘轮势中涡旋的整流运动。整流后的电压作为涡流密度的函数，在接近棘轮电势周期的匹配条件下显示出最大效率，表明集体涡流运动。涡电流反转的地方检测到的驱动力和涡密度的变化，揭示了棘轮效应中的涡-涡相互作用的影响。
2004-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Chaos in Kicked Ratchets
我们提出了一个最小的一维确定性连续动力系统，表现出混沌行为和复杂的输运性质。我们的模型是一个过阻尼摇摆棘轮，定期踢与δ函数的潜力。我们开发了一种分析方法，预测系统的许多关键特征，如电流反转，以及混沌行为和分叉的存在。我们表明，我们的方法可以很容易地扩展到其他类型的周期性的力量，包括方波。
2014-07-29 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Moving against the odds with a cyclic active Brownian ratchet: current enhancement and reversal
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；Institute for the Dynamics of Complex Systems, University of Göttingen（哥廷根大学复杂系统动力学研究所）；Laboratoire Charles Coulomb (L2C), Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学查尔斯·库隆实验室（L2C），法国国家科学研究中心）
通过周期性调制活性粒子自推进力，在非对称势中实现电流增强与方向反转，为活性粒子选择性分选提供动态控制手段。
2026-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian ratchets driven by asymmetric nucleation of hydrolysis waves
我们提出了一个随机过程，其中介导的一维基板上的域的不对称成核的分子运输。轨道驱动的分子转运机制出现在生物物理应用中，如霍利迪连接定位和胶原酶持续合成能力。相反，分子马达，水解核苷酸三磷酸和经历局部分子构象的变化，我们表明，不对称成核的轨道上的水解波也可以导致定向运动的附着粒子。在每个晶格位点上的"水解“和"未水解”状态之间的不对称合作动力学产生移动的畴壁，其推动位于轨道上的粒子。我们使用一种新的波动框架，有限段平均场论，准确地计算稳态速度的驱动粒子，并发现参数制度，产生最大的域壁通量，导致最佳的粒子漂移。
2007-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
