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
Unbiased diffusion of Brownian particles on disordered correlated potentials
在这项工作中，我们研究了非相互作用的过阻尼粒子的扩散，无偏无序相关势，受到高斯白噪声。我们得到一个精确的扩散系数的表达式，这使我们能够证明，无偏扩散的过阻尼粒子的随机聚合物不依赖于无序势的相关性。无偏扩散系数的这种普遍行为是爱因斯坦关系的有效性和无规聚合物的相关性衰减的直接结果。我们测试的相关性的两个不同的随机过程，一个一步马尔可夫链和扩展修改系统产生的相关聚合物的扩散系数的独立性。在我们的模拟的准确性，我们发现，这些系统的数值计算得到的扩散系数与解析计算的一致，证实了我们的预测。
2015-03-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Extracting work from a single heat bath - A case study on Brownian particle under external magnetic field in presence of information
通过对系统进行测量并利用所获取的信息，可以从单个浴槽中提取超出第二定律设定的极限的功。作为一个例子，我们研究了在有磁场存在的情况下，被限制在二维简谐势阱中的布朗粒子，其位置坐标被有限精度地测量。在这项研究中研究了两种不同的情况-（A）移动势的中心和（B）改变势的刚度。在这两种情况下，显式地计算了在有限时间过程中极值化工作的最优协议。对于情况A，我们表明，即使最佳的协议取决于磁场，令人惊讶的是，提取的工作是独立的字段。对于情况B，最佳方案和提取的功都取决于磁场。然而，磁场的存在总是减少功的提取。
2014-05-06 cond-mat.stat-mech
Brownian dynamics simulations of hard rods in external fields and with contact interactions
提出了一种在任意连续外力场中一维硬杆布朗动力学的模拟方法。这是一个事件驱动的过程的基础上的破碎和合并所形成的颗粒接触的集群。它允许一个处理粒子的相互作用，除了硬球排斥，只要相应的相互作用力是连续的函数的粒子坐标。我们还开发了一种治疗的粘性硬球所描述的巴克斯特的接触相互作用的潜力。
2022-11-15 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
On the Depletion Effect in Colloids: Correlated Brownian Motions
我们的目标是制定和分析一个物理上合理的和数学上合理的模型，以更好地理解在胶体分散体的结块现象。我们的模型是随机的，但严格来自一个确定性的设置在牛顿设置。一个严格的过渡，从确定性的平均场动力学的几个大粒子和无限多的小粒子的随机运动的大粒子被调用。然后用关联布朗运动系统描述大颗粒的随机运动。转换中的缩放保持特征相关长度。从极限随机方程，我们计算两个大粒子之间的分离的概率通量。我们表明，在短时间内，两个粒子足够接近，往往会相互吸引。这与胶体中观察到的耗尽现象相一致。为了进行这种计算，我们以适当的方式扩展了Van Kampen的一维通量率的概念，以考虑高维效应。
2008-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Impact of inertia on biased Brownian transport in confined geometries
研究了惯性对二维正弦变宽通道中点粒子的有偏布朗运动的影响。如果时间尺度的问题分开，绝热消除的横向自由度导致一个有效的描述沿通道的运动给出的潜在的平均力。这种描述的可能性与均分密切相关。数值模拟表明，在存在外部偏压的均分可能会打破导致非单调依赖的外力和其他一些有趣的效果的迁移率。
2012-02-03 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
Active Brownian particles in external force fields: field-theoretical models, generalized barometric law, and programmable density patterns
Westfälische Wilhelms-Universität Münster（明斯特大学）
我们研究了外力对二维和三维空间中相互作用的活性布朗粒子集体动力学的影响。通过显式粗粒化，我们推导出适用于空间和时间相关的外力场的预测模型。我们研究这些模型的情况下，重力和谐波陷阱。特别是，我们推导出一个广义的气压公式的相互作用下的活性布朗粒子的重力是有效的低到高浓度和活动的粒子。此外，我们表明，可以使用一个外部谐波陷阱诱导运动诱导相分离系统，没有外部字段，保持在一个均匀的状态。这一发现使得在活性布朗粒子系统中实现可编程密度模式成为可能。我们的分析预测被发现是在非常好的协议与布朗动力学模拟。
2022-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian motion exhibiting absolute negative mobility
我们考虑远离热平衡的空间对称周期系统中的单个布朗粒子。这种设置可以很容易地通过实验实现。在施加外部静态力F时，平均粒子速度对于F>0为负，对于F<0为正（绝对负迁移率）。
2002-04-17 cond-mat.stat-mech
Microreversibility and driven Brownian motion with hydrodynamic long-time correlations
在布朗运动的流体力学理论中，建立了外力驱动下胶体粒子的非平衡涨落定理，描述了速度自相关函数的t^（-3/2）幂律衰减等流体力学记忆效应.对于颗粒和流体之间的滑移边界条件的一般情况，得到了广义朗之万方程。推导了粒子在位置-速度空间中演化的高斯概率分布。证明了尽管广义朗之万过程具有非马尔可夫性质，但正向路径和逆时路径的联合概率分布具有仅依赖于外力做功和流体温度的比值.
2019-03-28 cond-mat.stat-mech
Absence of confinement and non-Boltzmann stationary states of fractional Brownian motion in shallow external potentials
本文研究了由长程关联、平稳分数高斯噪声$ξ_α(t)$和$0<α\le2$驱动的$U(x)=|x|^c$（$0<c<2$）形式的亚谐势中粒子的扩散运动。在没有势的情况下，粒子表现出具有反常扩散指数$α$的自由分数布朗运动。虽然对于谐波外部势的动力学收敛到高斯稳态，从广泛的数值分析，我们在这里证明，稳态浅于谐波电位存在，只要关系$c>2(1-1/α)$举行。我们分析的运动的均方位移和（当它存在）的平稳概率密度函数（PDF）。此外，我们还讨论了L{é}vy飞行在浅外势场中的非定常性的类比。
2022-03-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hyperuniform Density Distributions of Brownian Particles via Designer External Potentials
无序超均匀性（Disordered hyperuniformity，DHU）是近年来发现的一种新的多体系统状态，其特征是具有类似于理想晶体的无规化无限波长密度涨落，但又具有类似于液体或玻璃的无定形结构。在这里，我们研究布朗粒子的平衡DHU状态的外部势诱导。特别是，我们解析推导出充分条件的外部潜力，以实现不同类的DHU密度分布的布朗粒子在热平衡，基于相应的Smoluchowski方程的定态解。我们表明，对于一个广泛的紧束缚势，所需的DHU状态的布朗粒子可以控制和实现施加适当的超均匀性条件的潜力。此外，我们发现，在这些系统中的热运动往往会增强超均匀性。我们还分析了初始密度分布（超均匀或非超均匀）的演化动力学所需的平衡DHU状态所确定的规定的外部潜力，这是耦合与施加的潜力相关联的力场的全谱。我们发现，虽然瞬态密度分布可以迅速发展的本地模式，让人想起那些在平衡分布，这是由外部电位引起的快速动态，整体分布仍然是由初始密度波动，通过缓慢的扩散动力学放松调制。我们的研究对设计师DHU材料的制造有影响。
2021-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamic work associated to quantum Brownian motion in an external field
研究了浸没在欧姆量子热浴中的布朗粒子对外场的响应。场只影响中心粒子的动力学，而不影响热库。要分析的热力学函数是仅由外力引起的平均功。由于能量是协议的非局部函数，利用标准的变分原理对其进行了推导，发现能量达到最小值对最优协议有一定的限制.这是通过将变分原理应用于非局部功泛函而得到的，它也是一个极小值，并且仅取决于周围流体的摩擦系数。
2019-11-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Extreme statistics and spacing distribution in a Brownian gas correlated by resetting
LPTMS, CNRS, Univ. Paris-Sud, Universit\'e Paris-Saclay, 91405 Orsay, France；Sorbonne Universit\'e, Laboratoire de Physique Th\'eorique et Hautes Energies, CNRS UMR 7589, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France
本文研究同时重置驱动的一维布朗气体，在强关联非平衡稳态下精确计算了全局密度、极端粒子位置分布和相邻粒子间距分布，并用数值模拟验证，提出光镊实验实现方案。
2025-11-09 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Granular Brownian motion
本文研究了稀薄驱动颗粒气体中入侵者的随机运动。所有粒子都耦合到一个恒温器，代表外部能源，这是随机力和粘性阻力的总和。入侵者的动态，在大质量的限制，以及描述的线性朗之万方程，结合外部浴和“颗粒浴”的影响。在较少的假设条件下计算了阻力系数和扩散系数，数值模拟结果验证了该方法的有效性。我们还讨论了入侵者动力学的非平衡性质，以及由于有限的填充分数或有限的入侵者质量的修正。
2010-03-23 cond-mat.stat-mech
A Multiscale Approach to Brownian Motors
本文研究了周期势场中的布朗运动在外力作用下的问题，外力可以是随机的，也可以是周期的。多尺度技术被用来推导稳态粒子流和有效扩散张量的一般公式。应用这些公式计算了在加性高斯白噪声和色噪声同时驱动下的周期势场中布朗粒子的有效扩散系数。我们的理论研究结果支持数值模拟。
2005-06-22 cond-mat.stat-mech
Paradoxical non-linear response of a Brownian particle
当环境温度是时间的周期性或随机变化函数时，我们考虑布朗粒子处于“曲折”周期势中。虽然远离平衡，但粒子对外部静力的线性响应与平衡情况下（即恒定温度下）完全相同。更令人惊讶的是非线性响应：粒子减速，然后甚至开始向与所施加的力相反的方向移动。
2004-06-07 cond-mat.stat-mech
External force affected escape of Brownian particles from a potential well
详细分析了外力对布朗粒子从势阱中扩散逃逸动力学的影响。分析内的两个状态模型的过程中，这是已知的是有效的深井限制在没有外力。该模型的广义变体，考虑到力的影响，被证明是相当准确的，以及一些形状的井。在广义两态模型的简单表达式以及人口减少动力学，特别是逃逸率。这些表达式表明，力（$F$）的影响表现在逃逸率对唯一参数$φ= Fa/(2k_b T)$的依赖性，其中$a$是阱$U(r)$的吸引部分的Onzager半径，由关系式$|U(a)| = k_b T$定义。详细分析了这种依赖性在弱力和强力情况下的极限行为。可能的应用程序，以及分析结果的关系，以获得较早的简要讨论。
2009-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Heat Fluctuations in Brownian Transducers
研究了布朗换能器在两热源间工作时的热涨落概率分布函数。我们发现，无论是分析和数值计算，最近提出的波动定理热交换[C。Jarzynski和D. K. Wojcik，Phys. Rev. Lett. 92，230602（2004）]，当考虑两个浴之间的耦合机制时，必须修改。当存在外功时，我们也推广了这种关系.我们的工作修复了该定理在更现实的操作系统中的适用性域。
2006-03-15 cond-mat.stat-mech
Mean Trajectories of Multiple Tracking Points on A Brownian Rigid Body: Convergence, Alignment and Twist
我们考虑在一个外力场存在和不存在的情况下进行布朗运动的刚体上的多个跟踪点的平均轨迹。基于忽略流体动力学相互作用的刚体-多边形和多面体的朴素表示，研究了这些布朗多边形和多面体的朗之万动力学.以常动力、简谐动力和指数衰减动力为例进行了研究。在二维空间中，根据外力的大小和形式以及物体的各向同性和各向异性，这些跟踪点的平均轨迹可以表现出三种相互作用状态：收敛，其中平均轨迹收敛到一个点或单个轨迹;对齐，其中平均轨迹平行并置;扭曲，其中平均轨迹扭曲和交错，形成辫状结构。此外，我们已经表明，一般来说，一个刚体可以从这些制度和它们之间的过渡采样。在这种转变过程中，其布朗行为会发生改变。值得注意的是，从二维空间中的多边形到三维空间中的多面体，由于三维空间中的两个更多的旋转自由度，对准和扭曲状态消失，并且仅存在会聚状态。
2021-01-15 cond-mat.stat-mech
The kinetics of escaping of Brownian particles from a potential well for different space dimensionality. The effect of external force
详细分析了在外力作用下，布朗粒子从势阱中扩散逃逸的二维和三维动力学。动力学研究内的两个状态模型（TSM）提出的过程中没有外力。该模型的广义变体，考虑到力的影响，提出了这是相当准确的一些形状的好的2D和3D过程。在广义TSM简单的表达式以及人口减少动力学，特别是逃逸率。的力（$F$）的效果表明，表现在逃逸率依赖于唯一的参数$φ= Fa/(2k_b T)$，其中$a$是翁萨格半径的吸引力的一部分，以及$U(r)$，定义的关系$|U(a)| \approx k_b T$。这种依赖性在弱和强的力的情况下的限制行为进行了详细的研究，无论是在2D和3D的过程。所得结果的分析实验的一些应用进行了简要讨论。
2009-07-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Motor Proteins Have Highly Correlated Brownian Engines
双头马达蛋白，如驱动蛋白和动力蛋白，水解环境ATP，以沿着细胞骨架丝如微管单向推进。在驱动蛋白的情况下，蛋白质头部主要结合在构成微管原丝的不对称α-β 8 nm长的微管蛋白二聚体的α微管蛋白位点上。驱动蛋白二聚体克服高达5 pN的局部结合力，并且已知以ATP浓度依赖性速度在原丝上移动，同时平均每8 nm步长水解一个ATP分子。蛋白质轨迹的显著特征是从一个微管蛋白二聚体到下一个微管蛋白二聚体的明显突然的通常8 nm长的步骤，与微管蛋白位点处的长的静止结合期交错。这种类型的离散行走的特征在于与纯偏置随机行走相比显著降低的方差，并且因此排除了闪光型棘轮模型作为用于电机运动的可能机制。另一方面，简单的添加剂相关的布朗棘轮，目前正是这些离散的轨迹模式与减少的方差是兼容的蛋白质运动的一般特征。在最简单的这种模型中，蛋白质被简化为一个单一的粒子在一个周期性的非对称微管衍生的潜力和环境和ATP的相互作用包括在一个相关的加性噪声项。对于这个模型，我们表明，由此产生的蛋白质步行功能类似于实验数据。此外，在由弹簧连接的两个质量的更现实的力学模型中，我们发现了与最近的实验事实有关的蛋白质嵌合体的运动的定性协议，该蛋白质嵌合体通过驱动蛋白运动域与非红葡萄酒分离（ncd）颈部区域形成。
1998-06-09 cond-mat.stat-mech q-bio
Strongly correlated stochastic systems
本文发展精确解析工具研究强关联随机系统，利用条件独立同分布变量框架刻画随机重置诱导的关联与非平衡稳态，并证明重标定协议可优于传统重置。
2025-08-18 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
Generalized optimal protocols of Brownian motion in a parabolic potentia
利用指数核的广义朗之万方程，分析了热浴中布朗粒子在简谐运动势作用下的最优功的记忆效应。广义过阻尼的情况下也进行了研究。在这些更精确的描述中出现了几个事实，这些描述使用了相同的马尔可夫初始条件，导致粒子对场做机械功。与后者获得的结果相比，记忆褪色的不连续性观察到的高度欠阻尼制度，这表明，这种特质是一个后果的马尔可夫近似以及依赖于不同的动力学的非线性与外场。与过阻尼马尔可夫模型不同的是，模拟广义马尔可夫模型的工作是由外场完成的。对熵产生率的详细计算给出了负值。它在数学上是正确的，因为动力学处理的是浴的自由度的简化描述。该理论则要求改进对它们的处理，以恢复第二定律，从而得到具有所需热力学一致性的结果。
2023-02-02 cond-mat.stat-mech
Exact dynamics of driven Brownian oscillators
利用Wigner相空间高斯波包方法构造了受驱动布朗振子系统的量子主方程。外场和损耗的相互作用导致该系统有效的场校正，增强了极化。这种合作性质是由于一个有效的浴响应施加在系统上的外场。它在低频驱动和中间浴存储区是重要的。我们证明了这种非马尔可夫效应的线性响应和非线性动力学和分析结果与解析渐近表达式。
2009-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Exact power spectra of Brownian motion with solid friction
研究了一个朗之万方程，该方程描述了一个受粘性阻力、外力和固体库仑摩擦力作用的物体的布朗运动。在以前的工作[H。Touchette，E. Van der Straeten，W. J. Phys. A：Math. Theor. 43，445002，2010]，我们已经基于相应的Fokker-Planck方程的谱分解给出了该方程的速度传播子的精确解。在这里，我们提出了一个替代的，精确的解决方案的基础上，拉普拉斯变换的这个方程，它具有的优点是被表示在封闭的形式。从这个解中，我们还获得了速度自相关函数的拉普拉斯变换和功率谱的封闭形式表达式，即，自相关函数的傅里叶变换。作为干摩擦力和外部强迫的函数的功率谱的行为示出了已知在固体摩擦的存在下发生的粘滞和滑移制度之间的明显交叉。
2012-09-14 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of collisional models for Brownian particles: General properties and efficiency
我们介绍了布朗粒子的{\it碰撞模型}的思想，在该模型中，粒子被顺序地放置成与不同的热环境和外力接触。热力学性质是准确地获得，无论涉及的水库数量。在存在外力的情况下，熵产生呈现双线性形式，其中Onsager系数被精确计算。分析布朗发动机的基础上顺序热开关的建议和考虑其效率的调查考虑到不同的外力协议。我们的研究结果揭示了一个新的（和替代）的路线，获得有效的热机的基础上有限次布朗机。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.soft
Array-induced collective transport in the Brownian motion of coupled nonlinear oscillator systems
研究了周期性衬底势作用下的简谐耦合粒子阵列在外加偏压驱动下的布朗运动。在线性响应极限（小偏压）下，粒子间的耦合可能会增强扩散过程，这取决于谐波链与衬底电势之间的竞争。在单粒子情况下，还得到了扩散速率的解析公式。在非线性响应区域，运动的扭折可能与其辐射的声子波锁相，因此链的迁移率可能随着外力的增加而减小。
1998-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Correlation in the velocity of a Brownian particle induced by frictional anisotropy and magnetic field
研究了带电布朗粒子在外加磁场中的运动。结果发现，在各向异性摩擦的情况下，粒子速度的分量之间出现的相关性，渐近零的稳定极限。如果磁场小于由摩擦各向异性确定的临界值，则相关性的弛豫在时间上是非振荡的。然而，在较大的磁场中，这种弛豫变为振荡。这一现象与磁场和各向异性耗散共同作用所产生的变换随机力分量的统计依赖性有关。
2007-07-02 cond-mat.stat-mech
Quantum Brownian Motion of a charged oscillator in a magnetic field coupled to a heat bath through momentum variables
本文研究了在均匀外磁场存在下，在谐振势中运动的带电粒子通过动量变量与欧姆浴线性耦合时的量子布朗运动.我们分析了在经典高温域和量子低温域中由零点涨落控制的粒子均方位移的增长。我们还分析了位置响应函数和各种关联函数的长时间拖尾。我们注意到一些独特的特点，不同于通常的情况下，一个带电的量子布朗粒子在磁场和线性耦合到欧姆浴通过位置变量。
2022-08-27 cond-mat.stat-mech
Underdamped Active Brownian Heat Engine
主动布朗发动机将来自由自我推进的非平衡分子组成的储存器的能量整流为功。我们考虑一类这样的引擎的基础上欠阻尼布朗粒子被困在幂律潜在的。只有当非平衡储存器可以被分配一个与第二定律一致的合适的有效温度，从而产生发动机效率的上限时，它们转换的能量才具有热的热力学性质。如果熔池施加在颗粒上的总作用力与颗粒位置无关，则存在有效温度。一般来说，如果噪声自相关函数和摩擦核如波动耗散定理中那样成比例，则会发生这种情况。但是，即使比例性被打破，有效温度也可以在限制的、微调的参数范围内定义，正如我们在一个具有谐波势的具体例子中所证明的那样。
2020-11-24 cond-mat.stat-mech
Energy-Efficient Pseudo-Ratchet for Brownian Computers through One-Dimensional Quantum Brownian Motion
Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology（先进ICT研究所，信息通信研究机构）；Department of Electrical and Electronics Engineering, Mie University（电气电子工程系，三重大学）；Department of Physics and Nambu Yoichiro Institute of Theoretical and Experimental Physics (NITEP), Osaka Metropolitan University（物理学系及南部阳一郎理论与实验物理研究所（NITEP），大阪公立大学）；Center for Complex Quantum Systems, The University of Texas at Austin（复杂量子系统中心，德克萨斯大学奥斯汀分校）；Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（工业科学研究所，东京大学）
本文提出基于一维量子布朗运动的伪棘轮机制，利用量子共振效应实现无外部力驱动的单向传输，为布朗计算机提供低能耗计算方案。
2025-05-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Granular Motor in the Non-Brownian Limit
在这项工作中，我们实验研究的颗粒转子，这是类似于著名的Smoluchowski-Feynman设备，它包括一个转子与四个叶片浸没在颗粒气体。叶片的每一侧可以由两种不同的材料组成，从而产生旋转不对称性并将转子变成棘轮。当颗粒温度较高时，转子始终处于运动状态，其角速度分布可用布朗极限来描述。当颗粒温度显著降低时，我们进入所谓的单次冲击极限，在该极限下，碰撞很少发生，不可避免的外部摩擦导致转子在大部分时间内处于静止状态。我们发现，现有的模型是不能够充分描述实验观察到的分布在这个限制。我们追溯到这种差异的非恒定性的减速由于外部摩擦，并表明，将这种效果纳入现有的模型导致我们的实验完全一致。随后，我们将此模型推广到描述任意气体温度下转子的角速度分布，得到了与实验数据非常吻合的模型。
2017-06-02 cond-mat.stat-mech
Heat equation and Brownian motion of an overdamped rotating sphere
在蛋白质自组装、各向异性胶体、介电理论和液晶等领域中，既有平移又有旋转的布朗刚体的控制方程是人们感兴趣的。本文从球在可能存在势场的粘性介质中作布朗运动的随机微分方程出发，导出了描述浓度演化的偏微分方程。势场可以是粒子之间的相互作用，也可以是外部施加的。对于其取向可以由矢量（$S^2$）指定的粒子执行一次推导，并且对于需要旋转矩阵（$SO(3)$）的粒子再次执行推导。推导表明概率密度和浓度，伊藤和Stratonovich演算之间的重要区别，并得到一个Piola型恒等式来完成推导。
2020-01-08 cond-mat.stat-mech
Current reversals in driven lattice gases and Brownian motion
Universität Osnabrück（奥斯纳布吕克大学）
研究驱动晶格气体和布朗运动中电流反转的条件及机制，揭示时间依赖驱动与相互作用对电流反转的影响。
2026-03-08 cond-mat.stat-mech
Heat Dissipation from Brownian Particles under Hydrodynamic Interactions
研究了单布朗大分子在水溶剂中的非平衡热力学。它们在流体动力学相互作用和外部代理对其运动的反馈控制下。大分子由带有乘性噪声的朗之万方程描述。大分子对水溶剂所作的功以热的形式消散。因此，热被表示为大分子和水溶剂之间的相互作用力沿着大分子的位置空间轨迹的积分。由于大分子的布朗运动，这种积分是随机的。我们表明，Stratonovich处方的整合是唯一的物理选择。我们还表明，热力学量，如热量，工作，和熵产生，推导出没有任何歧义，如果扩散矩阵和外部反馈控制是已知的先验。
2006-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
The non-equilibrium solvent response force: What happens if you push a Brownian particle
Institut für Physik, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg（弗赖堡大学物理研究所）
本文推导了含外部力的广义 Langevin 方程，揭示了外部力如何通过漂移系数、记忆核和波动力加性地进入方程，并发现一个此前被忽视的额外项。
2023-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion Coefficient and Mobility of a Brownian Particle in a Tilted Periodic Potential
研究了在均匀外力F作用下，一维周期势场中粒子的布朗运动。利用其他作者得到的扩散系数D的公式和本文从Fokker-Planck方程导出的另一个公式，将D与微分迁移率μ= dv/dF进行了比较，其中v是粒子的平均速度。分析和数值计算表明，当周期势为对称势时，不等式D \ge μ k_{B} T成立，其中k_{B}为玻耳兹曼常量，T为温度，而当F不为零时，不对称势不成立.
2005-02-01 cond-mat.stat-mech
Tailoring the escape rate of a Brownian particle by combining a vortex flow with a magnetic field
一个热激活的布朗粒子在单位时间内越过势阱逃逸的概率一般由Kramers理论很好地描述。Kramers表明，逃逸时间随势垒高度的增加而呈指数下降。当粒子带电并受到外部磁场的洛伦兹力时，动力学就会减慢。这是显而易见的，通过重新调整的扩散系数进入作为一个前因子的Kramers逃逸率没有任何影响的势垒高度依赖的指数。在这里，我们表明，势垒高度可以有效地改变时，带电粒子受到外部涡流。虽然单独的外部涡流不影响颗粒的平均逃逸时间，但当与磁场结合时，它有效地将波动颗粒径向向外或向内推动，这取决于其相对于磁场的符号。特别地，通过调整外部涡旋和所施加的磁场的符号和大小，可以将粒子逃逸的有效电势改变为平坦的、稳定的和不稳定的电势。值得注意的是，最后一种情况对应于增强的逃逸动力学。
2023-01-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colossal power extraction from active cyclic Brownian information engines
布朗信息机可以利用信息从热涨落中提取功。到目前为止，关于布朗信息引擎的研究认为系统处于热浴中;然而，自然界中的许多过程都发生在非平衡环境中，例如自推进微生物的悬浮液或称为活性浴的细胞环境。在这里，我们介绍了一个原型模型的Maxwell-demon型循环布朗信息引擎运行在一个高斯相关的活性浴。主动发动机可以提取更多的工作比它的热对应，超过了信息热力学第二定律设定的界限。我们得到了一个通用的积分波动定理的主动发动机，其中包括额外的互信息从一个独特的有效温度的活性浴。这种有效的描述修改了第二定律，并为提取的工作提供了一个新的上限。与在热浴中操作的被动信息引擎不同，主动信息引擎提取在有限周期内达到峰值的巨大功率。我们的研究提供了基本的见解，在测量和反馈控制下的主动浴合成和生物亚微米电机的设计和功能。
2022-03-25 cond-mat.stat-mech
Onsager-Machlup theory and work fluctuation theorem for a harmonically driven Brownian particle
Institute of physics, Bhubaneswar-751005, India（印度布巴内斯瓦尔物理研究所）
本研究将Tooru-Cohen分析拓展至布朗粒子非平衡振荡态，证明了含振荡电场时无界带电布朗粒子的功涨落定理，并用带约束的Onsager-Machlup理论得到功分布、熵产生率及耗散函数性质。
2007-08-17 cond-mat.stat-mech
Custom flow in overdamped Brownian Dynamics
当一个外部场驱动胶体系统失去平衡时，随之而来的胶体反应可能非常复杂，获得详细的物理理解通常需要逐案考虑。为了便于系统分析，在这里，我们提出了一个一般的迭代方案，用于确定唯一的外力场，产生一个规定的非均匀稳态或时间依赖流在过阻尼布朗多体系统。计算机模拟方法是基于精确的单体力平衡方程，并允许专门定制梯度和旋转速度的贡献，以及自由控制单体密度分布。因此，流场的可压缩性可以完全调节。实际收敛到一个唯一的外力场证明了存在一个从速度和密度到外力场的泛函映射，正如幂泛函变分框架所预测的那样。在平衡态下，该方法可以找到产生预定目标密度分布的保守力场，从而实现从密度分布到外势的Mermin-Evans经典密度泛函映射.这里开发的概念工具，使人们能够获得详细的物理洞察复杂的流动行为，我们在原型情况下证明。
2018-12-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Diffusion Properties of a Brownian Ratchet with Coulomb Friction
研究了布朗粒子在库仑摩擦和非对称空间势作用下的运动。该系统表现出棘轮效应，即，即使在没有外力的情况下，由非平衡条件与空间不对称性的耦合引起的平均定向运动。分析了布朗粒子的平均运动和涨落。固定速度显示出作为浴的温度和粘度两者的函数的非单调行为。颗粒的扩散性能，这表明几个时间制度，也进行了研究。为了突出非线性摩擦在动力学中的作用，提出了一个比较与一个线性模型的布朗粒子驱动的恒定外力，它允许分析处理。特别是，该研究揭示了库仑摩擦的存在强烈影响不同的时间制度之间的通过时间。
2023-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Escape Dynamics in an Anisotropically Driven Brownian Magneto-System
布朗粒子越过势垒的热激活逃逸在克拉默斯理论中是很好理解的。当受到外部磁场时，洛伦兹力通过重新调整扩散系数来减慢逃逸动力学，而不影响对势垒高度的指数依赖性。本文研究了带电布朗粒子在外加磁场的洛伦兹力作用下从二维截断谐振势中逃逸的动力学。通过使粒子受到沿不同空间方向具有不同强度的噪声的各向异性驱动。我们表明，逃逸时间可以在很大程度上调谐的各向异性驱动。虽然由于两种不同的噪声，逃逸过程变得各向异性，但在大磁场的限制下，空间对称性得以恢复。这归因于洛伦兹力引起的空间自由度之间的耦合，这使得两个噪声之间的差异在高磁场下无关。布朗动力学模拟验证了理论预测。原则上，我们的预测可以通过在磁场中使用布朗回转器的实验来检验。
2022-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian Motion of a Classical Particle in Quantum Environment
导出了量子环境中经典粒子在任意外势作用下的布朗运动的Klein-Kramers方程。引入了量子温度和摩擦算符，得到了大摩擦下相应的Smoluchowski方程。引入Bohm量子势，推广了Smoluchowski方程，使之能描述量子环境中量子粒子的布朗运动.
2018-06-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Generalization of escape rate from a metastable state driven by external cross-correlated noise processes
我们提出了一维外部驱动关联噪声过程从亚稳态逃逸率的推广。除了内部的非马尔可夫热涨落，外部相关噪声过程，我们认为是高斯，平稳的性质，是Ornstein-Uhlenbeck型。基于有限记忆有效噪声过程的Fokker-Planck描述，导出了在中阻尼极限到大阻尼极限下亚稳态的广义逃逸率，并研究了关联度对逃逸率的影响.理论表达式与数值模拟的比较给出了一个令人满意的协议，并表明，通过增加外部噪声相关的程度，可以提高逃逸率通过修整的有效噪声强度。
2007-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion of a Brownian ellipsoid in a force field
本文计算了椭球布朗粒子在恒定外力作用下的三维有效长时对流速度和色散运动。这种长期运动是由短时间尺度上的粒子旋转和平移产生的“净”平均行为。因此，我们采用系统的多尺度技术，推导出有效的运动方程，有效的时间长。我们验证我们的理论结果进行比较，数值模拟。
2016-02-15 cond-mat.soft 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
Brownian particles driven by spatially periodic noise
我们利用解析理论和计算机模拟讨论了一维空间周期性噪声强度影响下的布朗粒子动力学。在没有确定力的情况下，朗之万方程可以形式上精确积分。我们确定的平均位移（MD）和均方位移（MSD）的短期和长期的行为。特别是，我们发现一个非常缓慢的动态的平均位移，缩放为$t^{-1/2}$与时间$t$。放置在一个额外的外部周期性的力附近的临界倾斜值，我们计算从相应的Fokker-Planck方程获得的稳态电流，并确定一个本质的奇异性，如果噪声强度的最小值为零。最后，为了进一步阐明的随机周期性驱动的扩散过程中的效果，我们引入了一个相位因子的空间噪声相对于外部的周期性的力量，并确定的相移值的随机力施加其最强的影响的长时间漂移速度和扩散系数。
2022-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimization of random search processes in the presence of an external bias
我们研究的效率的随机搜索过程的基础上L{é}vy飞行与幂律分布的跳跃长度存在的外部漂移，例如，水下电流，气流，或简单的偏见的基础上先前的经验。当目标相对于起始点位于上游时，Lévy飞行被证明是有效的搜索过程，而在下游情况下，规则的布朗运动被证明是有利的。这是由L{é}vy航班的起飞引起的，由于L{é}vy航班通常超过一个点或小的间隔。扩展我们最近关于有偏LF搜索的工作[V. V. Palyulin，A. V. Chechkin和R. Metzler，Proc. Natl. Acad. Sci. USA，DOI：10.1073/pnas.1320424111]我们建立了当外部流和起始点与目标之间的初始距离的组合比常规布朗搜索更有利于L{é}vy飞行时的标准。与通常认为具有L{é}vy指数$α=1$的L{é}vy飞行（即，柯西飞行）是最佳的稀疏目标，我们发现，$α$的最佳值可以在整个区间$(1,2)$，并包括布朗运动作为整体最有效的搜索策略。
2014-05-30 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Brownian particles: Entropy production and fluctuation-response
在活性布朗粒子的Rayleigh-Helmholtz模型中，活性是由于非线性速度相关力引起的。在存在外部捕获势或恒定力的情况下，系统的稳态打破了细致平衡，产生净熵。利用分子动力学模拟，我们得到了这些稳态下熵产生的概率分布。分布函数服从熵产生的详细涨落定理。利用模拟结果，我们进一步表明，稳态响应函数服从修改后的波动耗散关系。
2014-08-21 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Reversible quantum Brownian heat engines for electrons
布朗热机利用非对称势中的局部温度梯度来对抗外力移动粒子。这种机器的能量效率通常受到与不同热浴接触的颗粒所携带的不可逆热流的限制。在这里，我们表明，通过使用适当选择的能量过滤器，电子可以可逆地转移之间的水库，具有不同的温度和电化学电位。我们应用这一结果，提出热机的基础上介观半导体棘轮，它可以准静态操作任意接近卡诺效率。
2002-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
