Biased Brownian motion in extreme corrugated tubes
研究了点尺寸颗粒在三维光滑变截面管道中的偏置布朗运动。在我们最近的工作中[Martens等人，PRE 83，051135]我们对管几何形状的几何参数中的稳态概率密度进行了渐进分析。我们证明了首阶项等价于Fick-Jacobs近似。导出了概率密度高阶修正的表达式。使用此展开阶数，我们得到，在扩散主导的制度的平均粒子流等于零阶Fick-Jacobs结果校正的一个因素，包括管的几何形状的λ。特别是，我们证明，这种估计是更准确的极端波纹几何形状相比，常用的方法，使用空间依赖的扩散系数D（x，f）。分析结果证实了与正弦形管的有限元计算。
2011-08-22 cond-mat.stat-mech
Detectable inertial effects on Brownian transport through narrow pores
本文研究了有限阻尼下悬浮布朗粒子沿波纹窄通道的输运。我们证明，惯性校正不能被忽略，只要通道瓶颈的宽度小于适当的粒子扩散长度，这取决于两个，温度和强度的直流驱动器。因此，通过足够窄的收缩部的输送对悬浮液的粘度敏感。胶体系统的应用进行了讨论。
2012-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Forcing inertial Brownian motors: efficiency and negative differential mobility
本文研究了在外加偏压作用下，一维耗散、摇摆型惯性布朗电动机中的噪声辅助定向输运。我们表明，速度-负载特性是明显的非单调，拥有制度与{ \em负微分迁移率}。此外，我们评估了几个可能的效率量词之间的相互比较。这些数量词以不同的方式描述了粘性阻力和外载荷之间的相互作用，从不同的物理角度权衡了固有的整流特征。
2005-12-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Longterm Influence of Inertia on the Diffusion of a Brownian Particle
实验证明了布朗粒子在长时间尺度下会受到惯性效应的影响。通过使用闪烁的光镊，我们将以前实验的范围扩展了几个数量级，最多可达几秒。测量的液体中自由扩散的布朗粒子的均方位移显示出与爱因斯坦-Smoluchowsky理论的偏离，该偏离随时间发散。这些结果是一致的广义理论，不仅考虑到粒子的惯性，但也考虑到粒子周围的流体的惯性。这可能导致从有限时间测量中估计扩散系数的偏差。我们发现，衰减的相对误差是多项式，而不是指数，因此，可以有显着的影响，在时间尺度相关的实验。
2014-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Four approaches for description of stochastic systems with small and finite inertia
我们分析了四种方法来消除一个快速的变量，这是适用于系统，如被动布朗粒子：（i）矩形式主义，（ii）相应的累积量形式主义，（iii）埃尔米特函数的基础，（iv）正式的'累积量'的埃尔米特函数的基础。的准确性和它的强秩序进行了评估。两个第一种方法的适用性和性能也证明了活性布朗粒子。
2021-07-22 cond-mat.stat-mech
Theory for the Anomalous Phase Behavior of Inertial Active Brownian Particles
针对惯性对活性系统相行为的深刻影响，通过大量模拟表征惯性活性物质相行为并发展不依赖平衡概念的力学理论，定性捕捉液-气共存各方面及MIPS停止的惯性临界值，揭示粒子柔软性是MIPS重入效应的原因。
2025-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inertia-chirality interplay in active Brownian motion: exact dynamics and phase maps
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究所摩哈里分校）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究手性活性布朗粒子在存在平移惯性时的动力学行为，推导出精确表达式并揭示相图特征，发现手性可促进平衡态行为。
2025-11-23 cond-mat.stat-mech
Facilitated movement of inertial Brownian motors driven by a load under an asymmetric potential
根据最近的工作[L。马丘拉湾Kostur，P. Talkner，J. Luczka，and P. Hanggi，Phys. Rev. Lett. 98，040601（2007）]，我们将惯性布朗马达的研究扩展到非对称势的情况。研究发现，在非对称势的存在下，会出现一些输运现象。在定制的参数范围内，存在两个最佳载荷值，在这两个最佳载荷值处，平均速度取其最大值，这意味着在这两个参数范围内，载荷可以促进输运。此外，当负载增加时，可以观察到多次电流反转的现象。
2007-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The transport phenomenon of inertia Brownian particles in a periodic potential with non-Gaussian noise
研究了具有非高斯噪声的周期势场中惯性布朗粒子的输运现象（运动和扩散）。研究发现，适当的噪声强度Q会促进颗粒的定向运动（或扩散），而较大的噪声强度Q则会抑制这种现象。对于较大的Q值，平均速度V（或扩散系数D）随着相关时间τ的增加而具有最大值。但对于较小的Q值，V（或D）随τ的增加而减小。在某些情况下，对于相同的Q值和相同的τ值，非高斯噪声可以诱导粒子定向运动（或扩散），但高斯色噪声不能。
2018-10-19 cond-mat.stat-mech physics.data-an
On the Inertial Rotational Brownian Motion of Arbitrarily Shaped Particles
本文将惯性转动布朗运动模拟为在转动群SO（3）的余切丛上演化的Ornstein-Uhlenbeck过程。这种方法的好处和使用不同的旋转参数化允许处理具有任意形状的颗粒，而不需要对粘度张量的形状或结构进行任何简化假设。由此产生的联合方向和角动量概率分布的福克-普朗克方程可以近似地使用指数坐标中的“anomalous”高斯分布来求解。
2023-03-13 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Asymmetry relations and effective temperatures for biased Brownian gyrators
我们专注于一个典型的二维模型的纳米级热机，所谓的布朗回转器-其随机动力学描述了一对耦合朗之万方程与不同的温度噪声项。这个模型是已知的，以产生一个卷曲携带非平衡稳定状态与持久的角旋转。我们推广了原来的模型，引入恒定的力量做工作的回转器，我们得到确切的不对称关系，这让人想起标准的波动关系。与后者不同的是，我们的关系涉及瞬时而不是时间平均值的感兴趣的观测量。我们调查的完整的二维动力学以及动态投影在$x$-和$y$-轴，使有关系统的状态的信息可以从它的自由度的一部分。这种状态的特征在于可以在纳米级器件中测量的有效"温度"，但不具有热力学性质。值得注意的是，全动力学中出现的有效温度与其预测中出现的温度明显不同，这证实了它们不是热力学量，尽管它们精确地表征了系统的状态。
2018-10-05 cond-mat.stat-mech
Short-time inertial response of viscoelastic fluids measured with Brownian motion and with active probes
我们已经直接观察到短时间的应力传播粘弹性流体中使用两个光学捕获的粒子和快速干涉粒子跟踪技术。我们通过记录粒子热运动中的相关性和测量一个粒子对第二个活跃振荡粒子的响应来做到这一点。这两种方法都检测与流体中的应力传播相关的涡旋状流型。这种惯性涡流扩散传播简单的液体，而粘弹性的解决方案的图案传播超扩散，取决于介质的剪切模量。
2008-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian transport in corrugated channels with inertia
在有限阻尼条件下，对直流驱动下悬浮布朗粒子沿波纹窄通道的输运进行了数值研究。我们发现，惯性修正不能被忽略，只要通道瓶颈的宽度小于一个适当的粒子扩散长度，这取决于通道的宽度和驱动强度。由于这种扩散长度与阻尼常数成反比，因此通过足够窄的障碍物的传输结果总是对悬浮液的粘度敏感。惯性修正的运输量词，流动性和扩散性，明显不同的平滑和急剧波纹通道。
2012-08-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Inertial dynamics of an active Brownian particle
主动布朗运动通常假设球形过阻尼粒子。然而，自推进粒子通常既不是对称的，也不是过阻尼的，而是来自周围环境的随机波动的基础。主动布朗运动已经被推广到包括非对称粒子。另外，最近的研究结果表明，惯性效应对于宏观尺寸或低摩擦环境中的粒子的重要性。我们的目标是巩固以前的研究结果的一般描述的自推进的非对称粒子的惯性。我们导出了这种粒子的朗之万方程以及相应的福克-普朗克方程。此外，提出了一个公式，允许重建的流体动力学阻力矩阵的颗粒通过测量其轨迹。朗之万方程的数值解表明，与粒子的形状无关，零温度下的无噪声轨道从惯性过渡阶段开始，并收敛到圆形螺旋线。我们讨论这种普遍收敛相对于许多微生物表现出的螺旋运动。
2022-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian motion of finite-inertia particles in a simple shear flow
通过拉格朗日描述和欧拉描述研究了层流库埃特流中布朗粒子的扩散和惯性运动，以确定粒子惯性对扩散输运的长期影响。经典的波动耗散定理被用来计算随机力相关的振幅，从而忽略了修正的顺序的分子弛豫时间的逆剪切速率。分析，非微扰，颗粒相的总压力，这是计算为二阶的斯托克斯数（颗粒惯性的无量纲措施）的评价，表明颗粒相的行为作为一个非牛顿流体。广义Smoluchowski对流扩散方程包含一个剪切相关的交叉导数项和一个附加项沿流向，二次粒子斯托克斯数。与颗粒通量相对于载体流的长时间扩散系数被发现依赖于颗粒的惯性，使得流向扩散系数随着Stokes数的增加而变负，而其中一个交叉系数总是负的。测量颗粒均方位移变化率的总扩散系数总是正的，正如一般稳定性参数所预期的那样。
2005-01-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Resonant current in coupled inertial Brownian particles with delayed-feedback control
研究了步行机在摇摆反馈控制棘轮中的运动。步行者由两个耦合的“脚”组成，允许在步行者移动时交换粒子的顺序。在欠阻尼的情况下，步行机在一个倾斜的非对称棘轮与外部周期性的力被认为是确定性的动力学。研究发现，具有开关依赖性的延迟反馈棘轮效应会导致系统的绝对负迁移率（ANM）。在这样一种新奇的现象中，粒子逆着偏压运动。此外，步行机可以针对不同的电流值获得一系列谐振步。值得注意的是，有趣的是发现步行器的谐振电流是由锁相运动引起的，该锁相运动对应于运动与外部驱动的频率变化的同步。这些共振步骤可以很好地预测的时空对称性分析，这是很好的协议与动力学模拟。通过适当调整延迟反馈棘轮的参数，可以优化并进一步控制传输性能。
2017-02-08 cond-mat.stat-mech
Inertialess Gyrating Engines
旋转发动机的典型模型由一个惯性轮组成，惯性轮由一个产生角度相关扭矩的能源提供动力。这种发动机的例子包括具有外部施加的扭矩的摆、斯特林发动机和布朗旋转发动机。扭矩的变化被系统的惯性平均，以产生极限环振荡。虽然扭矩产生机制在生物世界中也是普遍存在的，在那里它们通常以化学梯度为基础，但惯性并不是与这种过程自然相关的属性。在目前的工作中，寻求方法来免除惯性效应的需要，我们研究了一个惯性少的概念，其中耦合的扭矩产生组件的组合效应平均出环境电位的变化，并有助于克服耗散力，以允许持续运行的小惯性消失。我们通过分析上述两个引擎，斯特林发动机和布朗旋转发动机，这个惯性少的概念。类似的原理可以在生物分子过程以及现代技术发动机中寻找，其中对于后者，耦合的扭矩产生部件减少了源于所产生的扭矩的可变性的振动。
2022-08-02 cond-mat.stat-mech
Spontaneous rectification and absolute negative mobility of inertial Brownian particles induced by Gaussian potentials in steady laminar flows
本文研究了二维高斯势作用下，惯性布朗粒子在定常层流中的输运问题。通过大量的数值模拟，发现输运敏感地依赖于外力和高斯势。在定制的参数制度，系统表现出丰富多样的输运行为。在没有任何外部驱动力的情况下，粒子的自发整流可以通过高斯势的空间位置来操纵。此外，当电势位于细胞流的中心时，系统表现出绝对负迁移率（ANM），即，颗粒可以在与恒定力相反的方向上移动。更重要的是，高斯势诱导的ANM现象在较宽的系统参数范围内具有较强的鲁棒性，并且随着系统参数的优化，ANM现象可以进一步得到加强，这为相关实验的实施奠定了基础。
2019-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Refrigerators Powered by Inertia
我们提出了一种制冷机的工作原理，它利用惯性效应在活性布朗粒子局部降低其（动力学）温度低于环境温度两个数量级。该原理利用惯性活性布朗粒子的相图的奇特但迄今未知的形状来仅在目标冷却制度中启动运动诱导的相分离。值得注意的是，主动式制冷机在不需要隔离壁的情况下操作，从而打开了使用它们系统地吸收和捕集例如，环境中的有毒物质。
2022-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Novel dynamics for an inertial polar tracer in an active bath
Peking University（北京大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究揭示了惰性极性示踪剂在活性浴中的动态行为，通过投影算子方法将其映射为随机洛伦茨方程，揭示了多种动态模式，包括主动布朗运动、手性主动布朗运动、复杂混沌运动和折线主动布朗运动。
2026-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatial velocity correlations in inertial systems of Active Brownian Particles
最近，人们已经发现，系统的活动布朗粒子（APB）在高密度组织他们的速度到相干域显示大的空间结构中的速度场。这种集体行为自发地发生，即不是由任何有利于速度对齐的特定粒子间力引起的。这种现象进行了研究，在没有热噪声和过阻尼制度，惯性力可以忽略不计。在这项工作中，我们证明，通过数值模拟和理论分析，速度对齐是一个强大的属性ABP和持久的存在，即使在惯性力和热波动。我们还表明，一个单一的无量纲参数，如Péclet数通常用于描述自推进粒子，是不足以充分表征这种现象，无论是在大粘度或小质量的制度。事实上，速度域的大小，通过测量的空间速度相关的相关长度，保持恒定时，游泳速度增加，而减少的旋转扩散变得更大。我们发现，空间速度的相关性取决于惯性，但与通常的看法相反，是不对称的质量和逆粘度变化的影响。我们的结论是，在自推进系统中，在与被动系统的差异，惯性时间（质量溶剂粘度）和质量的变化作为独立的控制参数。最后，我们强调的非热性质的空间速度的相关性是相当不敏感的溶剂和活性温度。
2020-12-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase Separation in a system of Brownian inertial rotors
Università degli Studi di Bari（巴里大学）；INFN, Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）；CY Cergy Paris Université（塞吉-蓬图瓦兹巴黎大学）；CNRS UMR 8089（法国国家科学研究中心8089联合研究实验室）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
本研究通过数值模拟发现，受恒定力矩驱动的惯性哑铃系统因惯性效应出现液-六角相分离，并伴随团簇自发刚性旋转。
2026-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropy production of a Brownian ellipsoid in the overdamped limit
从随机热力学的角度分析了椭球布朗粒子的平动和转动运动。粒子的布朗运动由外力和扭矩驱动，并发生在摩擦系数和（局部）温度取决于空间和时间的非均匀热环境中。我们的粒子的随机热力学分析是基于与单粒子轨迹的熵产生。它的动机是最近的发现，过阻尼极限消失的惯性效应（相比粘性摩擦）产生了所谓的“异常”的贡献熵产生，这在过阻尼近似没有对应的，当惯性效应被简单地丢弃。在这里，我们表明，旋转布朗运动在过阻尼极限产生的“异常”熵的额外贡献。我们通过对熵产生的母函数进行系统的奇异摄动分析，计算出它的具体形式。作为一个副结果，我们也得到了（众所周知的）运动方程的过阻尼极限。我们进一步研究了粒子形状的影响，并给出了显式表达式的“异常熵”的长扁球体和近球形布朗粒子。
2016-01-13 cond-mat.stat-mech
Non-Markovian Effects on the Brownian Motion of a Free Particle
在Fokker-Planck方程（Rayleigh方程和Smoluchowski方程）的框架下，研究了在有和无惯性力作用下，自由粒子布朗运动的非马尔可夫效应.更具体地说，据预测，非马尔可夫特征可以提高均方位移和动量的值，从而确保这些物理可观测量的可微性的数学性质。
2010-03-16 cond-mat.stat-mech
Broadband molecular dynamics simulation of fluid inertial effects in confined Brownian motion
Université de Mons（蒙斯大学）；Univ. Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学，法国国家科学研究中心，LOMA联合实验室）；University of Vienna（维也纳大学）；Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）
通过分子动力学模拟，研究受限布朗粒子在宽频谱范围内的速度自相关函数，揭示壁面附近有效附加质量的增强及扩散系数的降低。
2026-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Virial stress in systems of active Brownian particles in the presence of translational and rotational inertia
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心先进模拟研究所）
通过拉格朗日方程推导了含平动和转动惯性的活性布朗粒子系统的应力张量，发现周期系统状态方程依赖于惯性，而壁面约束导致极化增强和状态方程失效，但体相局部应力与周期系统一致，且泳动应力不包含在局部应力张量中。
2026-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A local approximation model for macroscale transport of biased active Brownian particles in a flowing suspension
运动微生物的稀悬浮液受到强烈的环境流，如海洋中的藻类，可以建模为一个人口的非相互作用，定向的活性布朗粒子（ABPs）。利用Smoluchowski方程（即空间和方向上的Fokker-Planck方程），可以描述ABPs的非平凡输运现象，如趋性和剪切诱导迁移。这项工作将Smoluchowski方程转化为输运方程，其中漂移和弥散可以进一步近似为局部流场的函数。新模型可以应用于任何全球流场，由于其局部性质，不像以前的方法，如利用广义泰勒色散理论。转换表明，整体漂移包括有偏向的运动的个别粒子的存在下的的士和剪切诱导的迁移的士的情况下。此外，它揭示了其他新的漂移和分散之间的相互作用所造成的定向动力学和被动对流扩散的ABPs。最后，该模型的性能进行评估，使用的例子回旋悬浮液，该模型被证明是最准确的偏置运动的颗粒（即的士）是弱的。
2022-01-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.flu-dyn
Brownian motors in micro-scale domain: Enhancement of efficiency by noise
我们研究了一种噪声驱动机制，以提高布朗马达在微尺度域上的效率。已经证明[J. Spiechowicz等人，J. Stat. Mech.P02044，（2013）]，偏置噪声$η(t)$可以诱导正常和异常传输过程，其类似于在存在对称无偏时间周期驱动的情况下由作用在反射对称周期结构中的惯性布朗粒子上的静力$F$产生的那些传输过程。在这里，我们表明，在选定的参数制度，噪声$η(t)$的平均值$\langle η(t) \rangle = F$可以显着更有效的确定性的力$F$：电机可以移动得更快，其速度波动小得多，电机效率提高了几倍。这些特征在正常和绝对负迁移率状态下都成立。我们证明了这一点，详细的模拟资源广义白泊松噪声。我们的理论结果可以通过使用一个装置，由一个电容和电容分流约瑟夫森结进行测试和证实实验。建议的用$η(t)$取代$F$的策略可能会提供一种新的操作原理，其中微型和纳米电机可以由偏置噪声供电。
2014-08-25 cond-mat.stat-mech
Quantitative measurement of fluid inertial effects in confined Brownian motion
Univ. Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学）；Dpto. Física Teórica de la Materia Condensada, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态理论物理系）；Condensed Matter Physics Center, IFIMAC, Spain（IFIMAC凝聚态物理中心）；Mechanics Department, Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院高等学院力学系）
通过热胶体探针原子力显微镜实验、数值模拟和理论，定量分离了强受限下布朗粒子所受附加质量力和历史力，建立了界面润滑区布朗运动的完整图像。
2026-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Diffusion in a biased washboard potential revisited
著名的萨瑟兰-爱因斯坦关系系统在热平衡状态下，布朗粒子的轨道扩展是温度的递增函数。在这里，我们仔细检查扩散的欠阻尼布朗运动在一个偏置的周期性的潜力和分析制度，其中扩散系数随温度的增加在有限的温度窗口。全面的数值模拟相应的朗之万方程进行前所未有的分辨率，使我们能够构建相图的发生的非单调的温度依赖性的扩散系数。我们讨论了后者与巨扩散现象的关系。
2020-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic description of one-dimensional stochastic dynamics with small inertia
Institute of Continuous Media Mechanics, Ural Branch of RAS（俄罗斯科学院乌拉尔分院连续介质力学研究所）；Perm State University（彼尔姆国立大学）；Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod（下诺夫哥罗德罗巴切夫斯基国立大学）；Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院加波诺夫-格雷霍夫应用物理研究所）
本文提出了一种描述具有小惯性的随机动力学的单变量方法，通过消除速度变量，推导出低维方程组和Fokker-Planck型方程，适用于过阻尼极限和过活跃极限的模拟。
2025-11-28 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Short-time motion of Brownian particles in a shear flow
通过对颗粒流的直接数值模拟，研究了剪切作用下不可压缩牛顿流体中布朗颗粒的短时运动，其中流体惯性变得很重要。进行了三维模拟，其中引入外力以在整个系统中近似形成具有周期性边界条件的库埃特流。为了检验该方法的有效性，计算了单个球形颗粒在简单剪切流中的均方位移，并将这些结果与包括流体惯性影响的流体动力学解析解进行了比较。最后，由排斥性球形颗粒组成的单分散分散体的动力学行为进行了研究，在短时间尺度上，剪切诱导的扩散系数进行了测量，为几个体积分数高达0.50。
2009-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Negative mobility of a Brownian particle: strong damping regime
研究了非平衡条件下惯性对布朗粒子定向输运的影响：粒子在一维周期对称势场中运动，同时受无偏时间周期力和常外力驱动，并与温度为T的恒温器耦合.在选定的参数范围内，该系统表现出负迁移率，这意味着粒子在与恒力方向相反的方向上移动。众所周知，在这样的设置中，惯性项对于负迁移率的出现是必不可少的，并且在过阻尼动态的极限情况下无法检测到惯性项。我们分析了惯性效应，并表明，即使在强阻尼制度，可以观察到的负流动性。我们确定了最佳的无量纲质量存在的负迁移率，并揭示了三种机制站在这个异常：确定性混沌，热噪声诱导和确定性非混沌。最后一个来源从未被报道过。它可以提供指导的可能性，观察到的负流动性强阻尼动力学，这是从生物系统的角度来看，具有根本的重要性，所有这些都在原地运行在波动的环境。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
The fractal dimension of Brownian dynamics in liquids
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Università di Roma La Sapienza（罗马第一大学）
研究揭示液体中布朗运动速度波动的分形维数由非马尔可夫热噪声重新定义，实验和理论结合证明非平衡条件下速度分形维数为7/4。
2026-05-15 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of relativistic Brownian motion
需要相对论处理的物理场景在自然界中无处不在，从宇宙学对象到狄拉克材料中的载流子。有趣的是，所有这些情况都有一个共同点，即系统通常在远离热平衡的情况下运行。因此，随机热力学的框架是否以及如何适用于相对论能量是一个突出的问题。本文推广了相对论性朗之万方程的随机热和随机功的概念，得到了无反馈和有反馈时的涨落定理。对于反馈过程，我们考虑的后果，缺乏的事件在惯性框架的观察员和布朗粒子的不可逆性，我们认为，框架的绝对不可逆性是有助于避免因果考虑。分析的结论是在石墨烯的潜在实验应用的几点意见。
2020-05-08 cond-mat.stat-mech
On large deviation properties of Brownian motion with dry friction
我们调查分段线性随机模型的随机过程，经常发生在大偏差理论的问题泛函的概率分布。我们正在详细研究的泛函与随机过程在相空间点或相空间区域中花费的时间以及惯性运动有关。对于具有不连续漂移的Langevin方程，我们将非负支撑泛函的向后Fokker-Planck方法推广到任意支撑泛函，得到了泛函矩的显式表达式.明确的解决方案的时刻和所谓的本地时间，占领时间和位移的分布推导出的布朗运动与干摩擦，包括定量措施，以表征偏离高斯行为的渐近长时间限制。
2014-09-19 cond-mat.stat-mech
Energetics of a driven Brownian harmonic oscillator
我们提供了一个布朗振荡器与热浴接触，并通过外部无偏的时间周期性的力量，需要系统的热力学平衡驱动的能量学的见解。求解相应的朗之万方程，计算了长时间定态下的平均动能和势能。推导了系统的能量平衡方程，研究了系统中的能量流动.特别是，我们确定的能量提供的外力，能量耗散的热浴和能量提供的热平衡波动。其次，我们说明了Jarzynski功涨落关系，并考虑了外力作用于系统的总功的定态涨落定理。最后，通过确定系统的时间尺度，我们分析了强阻尼制度，并讨论了惯性效应可以忽略时的过阻尼动力学问题。
2017-10-17 cond-mat.stat-mech
Transport driven by biharmonic forces: impact of correlated thermal noise
研究了在零平均双谐力和相关热噪声驱动下，在对称周期基底中运动的惯性布朗粒子。布朗运动被描述为一个广义朗之万方程与指数相关的高斯噪声项，遵守波动耗散定理。分析了热噪声的非零关联时间对布朗粒子输运性质的影响。我们确定制度的相关时间的增加加剧了布朗粒子的长时间传输。相反的效果也被发现：较长的相关时间降低了粒子的静止速度。检测到了相关时间引起的多次电流反转。我们发现，非零相关时间的热噪声可以从根本上提高长时间的布朗粒子的速度在白噪声限制的速度是非常小的制度。所有的输运性质可以在由电容和电容并联的约瑟夫森结器件组成的装置中进行测试。
2010-08-16 cond-mat.stat-mech
Underdamped scaled Brownian motion: (non-)existence of the overdamped limit in anomalous diffusion
一般认为，过阻尼朗之万方程提供了经典布朗粒子在长时间极限下动力学的定量描述。我们建立和调查的范式异常扩散过程所管辖的欠阻尼朗之万方程与系统温度的显式时间依赖性，从而扩散和阻尼系数。我们表明，这种欠阻尼标度布朗运动（UDSBM）的过阻尼极限无法描述系统的长时间行为，甚至可能实际上根本不存在的参数值的一定范围内。因此，即使在相当长的时间内，持续的惯性效应也起着不可忽视的作用。从这项研究的一般性问题的过阻尼限制描述的长时间运动的一个adherously扩散粒子的适用性，产生了深远的后果过阻尼异常扩散模型的相关性。我们阐明我们的结果，鉴于分析和模拟结果的粒子在自由冷却颗粒气体的异常扩散。
2016-09-23 cond-mat.stat-mech
Non-Gaussian behavior of reflected fractional Brownian motion
导致异常扩散的一个可能机制是粒子位移之间存在时间上的长程相关性。分数阶布朗运动是一种具有平稳增量的非马尔可夫自相似高斯过程，是这种情况的典型模型。在这里，我们通过蒙特卡罗模拟和缩放参数将先前针对无偏反射分数布朗运动[Phys. Rev. E 97，020102（R）（2018）]发现的结果扩展到有偏情况。我们表明，反射壁和相关性之间的相互作用导致高度非高斯概率密度的粒子位置$x$接近反射壁。具体地说，概率密度$P(x)$形成幂律奇点$P \sim x^κ$，其中如果相关性为正（持续），则为$κ< 0$，如果相关性为负（反持续），则为$κ> 0$。我们还分析了偏向墙壁的静态概率密度的大$x$尾的行为，步行者的平均位移和首次通过时间，即，助行器第一次到达位置$x$所用的时间。
2019-03-29 cond-mat.stat-mech
Quantum diffusion in biased washboard potentials: strong friction limit
研究了在倾斜空间周期势场中运动的量子布朗粒子与恒温器强相互作用时的扩散输运性质。除了平均静止速度，我们首先通过评估有效扩散系数以及相应的Peclet数来研究扩散行为。校正由于量子效应，如量子隧穿和量子波动，被证明是大大提高扩散运输的有效性，如果只有恒温器温度驻留在一个适当的区间内的中间值。
2005-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow and structure in nonequilibrium Brownian many-body systems
本文提出了布朗多体系统集体流作用下非平衡结构形成的力的基本分类。内部单体力场被系统地分解为与空间结构和耦合运动相关的贡献。我们证明，这两个贡献可以直接在计算机模拟中获得，并提出了一个功率泛函理论，定量描述所有类型的力。我们的结论和方法是相关的惯性系统中的流动，如分子液体和颗粒介质。
2020-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
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
Direct observation of ballistic Brownian motion on a single particle
在快的时间尺度上，随机布朗运动的自相似性有望被打破，并被弹道运动所取代。到目前为止，由于缺乏足够快速和精确的仪器来捕捉这种运动，对这种预测的实验验证还遥不可及。利用一种新研制的探测器，我们已经能够在75 MHz带宽和亚{AA}ngstrom空间精度的光阱中观察到单个粒子的布朗运动。我们报告的第一个测量弹道布朗运动以及第一次确定的速度自相关函数的布朗粒子。考虑到粒子和周围流体的惯性以及流体动力学记忆效应，这些数据与理论预测非常一致。
2010-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian Vortexes
在静态但非保守力场中，一个粒子在一个稳定的力学平衡点周围扩散，进入一个以概率通量循环为特征的稳定状态。在这样一个布朗涡旋的环流是不是简单的决定性的响应螺线管组件的力量，而是反映了力驱动的概率流和扩散之间的相互作用。作为这类以前未被认识到的随机热机的一个例子，我们考虑稳定地捕获在传统光镊中的胶体球。粒子的布朗涨落不是与周围的热浴达到热力学平衡，而是偏向于一个环形的滚动。我们从理论上和实验上证明，在这种实际实现的布朗涡的环流可以进行通量反转。
2009-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Merge of two oppositely biased Wiener processes
提出将两个反向偏置 Brownian 运动合并为单一正则过程的技术，结果遵循含常扩散系数和非线性漂移的随机微分方程，新过程具有均方位移时空平移不变性且可通过位置依赖随机游走高效模拟。
2023-03-31 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Zon-Cohen singularity and negative inverse temperature in a trapped particle limit
研究了运动周期势面上的布朗粒子。我们专注于统计性质的工作所做的潜力和热量耗散的粒子。当势的周期和深度都很大时，利用边界层分析，我们计算了一个累积量母函数和一个有偏分布函数。其结果使我们能够理解Zon-Cohen奇点的扩展波动定理的观点罕见的轨迹，其特征在于负逆温度的偏置分布函数。
2012-06-22 cond-mat.stat-mech
Biased diffusion in confined media: Test of the Fick-Jacobs approximation and validity criteria
我们研究有偏见的，扩散布朗粒子通过狭窄的，空间周期性的结构，其中的运动在横向方向上受到约束的运输。该问题的Fick-Jacobs方程的角度下进行了分析，该方程通过在一维扩散中引入熵势垒来考虑横向约束的影响。这种近似的有效性，是基于假设的瞬时平衡的粒子分布在横截面的结构，通过比较不同的时间尺度特征的问题进行了分析。根据结构的形状和所施加的力建立了有效性准则。它是分析证实，并通过数值模拟验证的力的临界值，该描述持有真正的尺度作为结构的周期性的平方。该标准可以通过表示Fick-Jacobs描述在比例力与结构周期性方面变得不准确的区域的图来可视化。
2007-03-27 cond-mat.stat-mech
Time-dependent attractive thermal quantum force upon a Brownian free particle in the large friction regime
我们研究了自由粒子在没有惯性力的情况下所经历的布朗运动（所谓的大摩擦区），正如爱因斯坦在1905年发现的扩散方程所描述的那样。因此，我们能够得出一个依赖于时间的量子吸引力F（t），它作用在布朗自由粒子上，作为由一组量子谐振子组成的热浴的量子力学热涨落的结果，这些量子谐振子在温度T下处于热力学平衡，具有相同的振荡频率/ω。更具体地说，在零温度下，我们预测零点力由F^（（T=0））（t）=-[ω/（1+2 \omegat）^（3/2）] \sqrt（γ/2）给出，其中γ是单位时间质量维数的摩擦常数，/eta是普朗克常量除以2π。对于演化时间t~1/ω，ω~0^14 Hz，/gamma~10^（-10）kg/s，和/eta~10^（-34）m^2 kg/s，我们发现F^（（T=0））~10^（-8）N，它表现出与卡西米尔电磁量子力相同的数量级。因此，我们认为，新的量子效应所产生的概念，随时间变化的热量子力F（t），可以证明一些实验设置在纳米技术。
2010-04-04 cond-mat.stat-mech
The Boltzmann factor, DNA melting, and Brownian ratchets: Topics in an introductory physics sequence for biology and premedical students
提出了三个与生物学相关的有偏随机游走的例子：（1）一个DNA解链模型，模拟为DNA解链，它提供了一种方法来说明玻尔兹曼因子在生物学和医学预科学生熟知的场所中的作用;（2）解旋酶马达蛋白在解链双链DNA中的活性，例如，在复制叉处，这是布朗棘轮的一个例子;（3）由肌动蛋白聚合产生的力，这是另一种布朗棘轮，并且确定了肌动蛋白聚合速度的力和肌动蛋白浓度依赖性。
2011-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A "Burnt Bridge'' Brownian Ratchet
受分子马达的偏置扩散的启发，我们研究了一维晶格上的随机行走，其中包含受行走器影响的弱连接（称为“桥”）。也就是说，当步行者穿过桥时，桥以概率p被摧毁;步行者不允许再次穿过它，这导致定向运动。对于等距桥，步行者的速度通过解析确定。p=1的特殊情况更容易处理--速度和扩散常数都是针对桥梁的不相关位置计算的，包括周期性和随机分布。
2005-04-26 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Brownian motors: current fluctuations and rectification efficiency
通过这项工作，我们研究了布朗运动的一个经常被忽视的方面：噪声感应电流波动的作用及其对噪声整流效率的影响。在这样做时，我们考虑布朗惯性电机，是由一个公正的单色，时间周期性的力和热噪声驱动。通常情况下，我们发现，渐近，时间和噪声平均的传输速度是小的，拥有相当广泛的速度波动。这意味着整流电源的性能相应较差。然而，对于棘轮电势的定制轮廓和适当的驱动参数，我们可以识别整流效率的急剧增强。这个政权的特点是持久的，单向运动的布朗电动机与几个回头，只有。相应的非对称速度分布则相当狭窄，支持主要倾向于速度的一个符号。
2004-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian motion at short time scales
自从1905年爱因斯坦首次解释了布朗运动的起源以来，它在许多不同的科学领域都扮演着重要的角色。然而，爱因斯坦的布朗运动理论只适用于长时间尺度。在短时间尺度下，由于颗粒和周围流体的惯性，悬浮颗粒的布朗运动不是完全随机的。而且，施加在悬浮在液体中的粒子上的热力不是白噪声，而是有色的。最近在光阱和光探测方面的实验发展使这种新的布朗运动机制变得可行。本文综述了短时间尺度下布朗运动的相关理论和实验研究进展，重点介绍了气体中布朗粒子瞬时速度的测量和液体中从弹道布朗运动向扩散运动转变的观测。
2012-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Brownian oscillators driven by correlated noise in a moving trap
研究了布朗振子，即处于热涨落环境中的微米级或更小的粒子。约束简谐势可以以恒定速度运动。与标准朗之万理论不同的是，驱动粒子的混沌力在时间上是相关的。粒子的动力学描述的广义朗之万方程的惯性项，色噪声力，和记忆积分。我们考虑系统中的两种存储器。第一个对应于弱粘弹性流体中的指数相关噪声，在第二种情况下，记忆自然出现在Navier-Stokes流体动力学中。在这两种情况下，使用一个简单而有效的方法得到了精确的解析解，迄今为止，在这类问题中没有应用。
2012-02-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
