Optimizing a Ratchet Gear
文献中报道的摇摆棘轮的能量效率通常在百分之几的范围内。我们讨论的棘轮的能量效率的优化问题，并表明，可以实现相当高的效率，但是，这假设系统的参数微调。对应于高效率的参数域通常是窄的。
2002-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Irreversible and reversible modes of operation of deterministic ratchets
本文讨论了一个简单摆动棘轮机构能量效率的优化问题。我们集中在一个低温的情况下，粒子的运动在棘轮势是确定的。我们表明，棘轮工作的能量效率是有界的棘轮势的形式取决于从上面的值。具有强非对称势的棘轮可以在不接近可逆性的情况下获得理想的单位效率。另一方面，我们表明，对于任何形式的棘轮势的外力的一组时间协议存在下的操作是可逆的，也实现了理想值的效率。棘轮的操作模式仍然是准静态的，但不是绝热的。即使在高温下也能保持高效率。
2000-09-29 cond-mat.stat-mech
Pumping Heat with Quantum Ratchets
我们描述了量子电子棘轮如何作为热泵。通常，棘轮可以被描述为非平衡系统，其中使用空间或时间不对称性产生定向粒子运动。在摇摆棘轮（也可以描述为非线性整流器）中，不对称电位对称且周期性地倾斜。在每个半周期中，电势的变形不同，当在整个摇摆周期内平均时，产生净粒子流。最近，人们发现，在量子制度，隧道有助于运输，净电流可能会改变与温度的迹象。在这里，我们表明，实验隧道棘轮的Landauer模型[Linke et.例如，Science 286，2314（1999）]预言了即使当净粒子流通过零时也存在净热流。我们量化这种热流，并定义一个系数的性能作为热泵的棘轮，发现更多的热量是沉积在每个两个电子水库由于摇摆的过程比从一个水库泵到另一个由棘轮。
2001-04-24 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
Multi-band quantum ratchets
我们调查定向运动在non-critically动摇棘轮系统维持几个乐队低于障碍。在将动态限制到最低的M带时，将总系统加浴哈密顿映射到包含关于井内和井间隧穿运动的所有信息的离散紧束缚模型上。得到了非相干隧穿区电流的封闭形式。在有效的单频带棘轮中，不发生电流整流。我们应用我们的理论来描述涡旋量子棘轮器件中的整流效应。预测了交流场振幅或频率变化时的电流反转。
2002-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Inhomogeneous Systems and their Rectification Properties
我们探讨了在对称（周期性）电位系统中获得单向电流的可能性，而无需施加任何明显的（表观）外部施加的偏压。有许多物理模型被提出来实现这种非平衡效应。在目前的工作中，我们考虑非均匀系统，使摩擦系数和/或温度可以在空间中变化。我们找到了一个模型，该模型具有脉动力辅助的非均匀系统必须满足的最小条件，以获得单向电流。在这个过程中，我们讨论了目前感兴趣的热棘轮和摩擦棘轮。我们认为，不同的摩擦棘轮模型的工作原理相同的基本原则下，改变相对稳定的，否则局部稳定状态的存在下，温度的不均匀性。我们还详细讨论了在摇摆摩擦棘轮电流的性质。特别是，我们分析了一种新的现象，多个电流反转和在这些系统中的能量转换的效率。
2001-07-04 cond-mat.stat-mech
Nanoswimmers in a ratchet potential: Effects of a transverse rocking force
本文研究了横向周期性摇动的棘齿势中化学纳米游泳者的动力学，发现机械化学耦合使自推进速度依赖于力，且平均速度的大小和方向随摇动幅度与频率变化，高频下速度呈现振荡和多次符号反转，表明该耦合可用于控制纳米尺度化学活性颗粒的运动。
2023-11-20 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Brownian rectifiers in the presence of temporally asymmetric unbiased forces
研究了时间非对称摆动棘轮的能量转换效率。时间不对称有利于一个方向的电流，并抑制它在相反的方向，由于这很容易获得大的效率约50%。电势的空间不对称性以及系统的不均匀性可能有助于进一步提高效率。微调系统参数考虑导致多个电流反转，即使在绝热制度。
2004-01-12 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
Ratchet effect driven by Coulomb friction: the asymmetric Rayleigh piston
在碰撞棘轮的框架下研究了库仑摩擦的影响。事实证明，这些装置的平均漂移可以表示为与探针和周围浴之间缺乏均分相关的项和表征平均摩擦力的项的组合。我们说明了这个一般的结果在不对称的瑞利活塞，显示库仑摩擦如何可以引起棘轮效应的布朗粒子与平衡浴接触。在碰撞极限下，得到了活塞平均速度的解析表达式。数值模拟支持分析结果。
2013-04-18 cond-mat.stat-mech
Optimal strategy for controlling transport in inertial Brownian motors
为了优化惯性布朗电机的定向运动，我们确定的操作条件，既最大限度地提高电机电流和最小化其分散。惯性摇摆棘轮的广泛的数值模拟显示，两个量化，即能量效率和Péclet数（或等效的Fano因子），足以确定最佳传输的制度。这种摇摆的惯性布朗马达的有效扩散可以表示为广义的Green - Kubo型涨落定理。补遗和勘误表的惯性，周期性驱动的布朗粒子在一个不对称的，周期性的潜在的有效扩散的表达式进行比较，与步数扩散，这是从相应的粗粒度的跳跃过程中提取指定的数量覆盖的空间周期内的每个时间周期。这两个表达式通常是不同的，并且涉及跳数之间的相关性。
2006-03-28 cond-mat.stat-mech
Enhanced thermodynamic efficiency in time asymmetric ratchets
在绝热极限下，研究了锯齿势中存在时间非对称强迫时过阻尼布朗粒子的能量效率。在文献中对同一问题的早期工作中所犯的一个错误被纠正。我们发现，不对称的潜在的时间不对称的强迫导致更高的效率没有微调的参数。其根源可追溯到反向电流的抑制。我们还提出了一个连续和不连续的棘轮力对这些可测量的量的作用之间的比较研究。我们发现，热涨落可以优化能量转换，但参数的范围是非常小的。该棘轮模型还显示了即使在绝热状态下参数调整时的电流反转。电流的性质，熵产生和输入能量之间的可能的关系也被处理。
2005-02-09 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
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。
2008-09-17 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
Autonomous Ratcheting by Stochastic Resetting
本文提出一种一维周期势中Brownian粒子的随机重置机制，粒子随机重置至当前势阱底部，数值模拟表明在镜像不对称势中该机制能纠正粒子动力学产生最大漂移速度，可解释分子马达和微生物的定向自主运动。
2023-07-12 cond-mat.stat-mech
Realization of a feedback controlled flashing ratchet
一个闪烁的棘轮传输扩散粒子使用时间相关的，不对称的潜力。当使用基于粒子位置的反馈算法时，预测粒子速度增加。我们已经通过实验实现了这样的反馈棘轮使用的光学线陷阱，并观察到，使用反馈增加速度高达一个数量级。我们比较了两种不同的反馈算法的小粒子数，并找到良好的协议与模拟。我们还发现，现有的算法可以改进，更宽容的反馈延迟时间。
2008-09-26 cond-mat.stat-mech
Collective Ratchet Effects and Reversals for Active Matter Particles on Quasi-One-Dimensional Asymmetric Substrates
使用计算机模拟，我们研究了一个二维系统的空间相互作用的自移动运行和翻滚盘形粒子与一个潜在的周期性准一维非对称基板，并显示了丰富多样的集体主动棘轮行为出现作为粒子密度，活动，基板强度和基板周期的函数。棘轮效率是非单调的，因为棘轮效应是由增加的活动，但减少了发病的自聚簇的活性粒子。增加颗粒密度降低棘轮效率弱基板，但增加棘轮效率强基板由于集体跳跃事件。在最高颗粒密度下，棘轮运动被自干扰效应破坏。我们表明，它是可能实现逆转的棘轮效应，其中的净流量的粒子是沿着硬，而不是容易的方向基板的不对称性。当多行活性粒子可以被限制在每个衬底最小值时，反转发生在强衬底极限中，允许出现经历反转的有效衬底电势的紧急粒子状激发。我们绘制了一个相图的正向和反向棘轮效应的粒子密度，活动，和基板性能的函数。
2016-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Time asymmetry of the Kramers equation with nonlinear friction: fluctuation-dissipation relation and ratchet effect
我们通过数值模拟表明，非线性速度相关的摩擦力的存在下，可以诱导一个有限的净漂移的随机运动中的粒子与平衡热浴和非对称的周期性空间电位接触。特别是，我们研究的Kramers方程的粒子进行库仑摩擦，即一个恒定的力作用在相反的方向上的粒子的速度。通过研究库仑摩擦驱动的棘轮模型的广义涨落耗散关系，刻画了非平衡不可逆动力学。
2013-11-19 cond-mat.stat-mech
Deterministic inhomogeneous inertia ratchets
本文研究了欠阻尼情况下空间对称周期势场中周期驱动粒子的确定性动力学。该系统受到空间相关的摩擦系数，这是类似的周期性的潜力，但有相位差。我们观察到，摩擦的不均匀性在对称的周期性潜在模仿大多数的定性特征的确定性动力学在均匀系统中的非对称周期性潜在的。我们指出，在获得棘轮电流时，需要在小摩擦不均匀性参数值或类似的低潜在不对称状态下对外部驱动的初始阶段进行平均。我们还表明，在低振幅的驱动器，棘轮电流是不可能的，在确定性的情况下，噪声在实现棘轮电流起着重要的作用。
2010-04-05 cond-mat.stat-mech
Interacting Particles in Disordered Flashing Ratchets
利用蒙特卡罗模拟研究了在离散闪烁无序棘齿势中运动的通过硬核排斥相互作用的粒子质点系的稳态性质。淬火无序是通过在随机选择但固定的周期内改变电势的形状来打破棘轮电势的周期性而引入的。我们表明，淬火无序的影响可以广泛地分为强或弱，稳态粒子通量的性质不同的行为作为总粒子密度的函数。我们进一步表明，大多数的影响，包括密度驱动的非平衡相变观察到的可以理解，通过构建一个有效的非对称简单排斥过程（ASEP）与淬火无序的跳跃率。
2014-10-18 cond-mat.stat-mech
Stripe and Bubble Ratchets on Asymmetric Substrates
研究交流驱动下各向异性晶体、条纹及气泡中间相与一维非对称衬底耦合产生的非单调棘轮效应，揭示形态匹配对整流方向和效率的调控规律。
2024-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2003-11-19 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
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
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
Magnetic Field Effects and Transverse Ratchets in Charge Lattices Coupled to Asymmetric Substrates
本研究探讨磁场下电荷晶格耦合不对称基底产生的回转效应，发现磁场引发横向棘轮运动及霍尔角反转，并导致高场下非单调棘轮效率。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Ratchet Effects in Cyclic Pattern Formation Systems with Competing Interactions
本文提出一种新型集体棘轮效应，通过周期性振荡不对称基底上斑图形成系统中粒子的竞争相互作用比例，使系统在晶体与气泡状态间循环，发现存在正向与反向棘轮效应且效率随参数变化有最大值。
2025-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Ratchet effect in an ageing glass
本文研究了非对称入侵者在玻璃模型中的动力学行为。在平衡时，入侵者以平均零速度扩散。在模式耦合温度下突然淬灭到$T$之后，观察到在对数时间尺度上稳定的净平均漂移。这种现象在西奈模型的不对称版本中得到了很好的再现。入侵者的亚速度随着$T_{eff}/T$而增长，其中$T_{eff}$由响应相关比定义，对应于与两个热储层接触时热棘轮的一般行为。
2010-12-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Reversible Vector Ratchets for Skyrmion Systems
我们表明，交流驱动的skyrmion与非对称基板相互作用提供了一个实现的一类新的棘轮系统，我们称之为矢量棘轮，由于马格努斯长期的skyrmion动力学的影响而产生。在矢量棘轮中，由交流驱动引起的直流运动可以被描述为可以相对于衬底不对称方向顺时针或逆时针旋转的矢量。对于不同的交流振幅或skyrmion密度，可以实现高达完整的$360^{\circ}$旋转。与棘轮运动总是平行于基底不对称方向的过阻尼系统相反，矢量棘轮允许棘轮运动相对于基底不对称在任何方向上。还可以获得矢量棘轮的旋转方向的反转，从而允许产生可逆的矢量棘轮。我们检查矢量棘轮施加平行或垂直于基板的不对称方向的交流驱动器，并表明，反向棘轮运动可以产生的集体效应。不对称基底上的孤立skyrmion不发生反转。由于矢量棘轮可以产生任何方向的运动，它可以代表一种控制自旋电子应用中skyrmion运动的新方法。
2016-09-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
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
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
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
Intrinsic ratchets: A Hamiltonian approach
一个非对称的布朗粒子受到一个外部的时间相关的力可以获得一个净漂移速度，从而作为一个电动机或棘轮，即使外力是由一个无偏的时间周期函数或由零中心噪声表示。为了充分描述这种棘轮，传统的朗之万方程线性的粒子的速度是不够的，和一个需要考虑到第一非线性校正的耗散力出现超出弱耦合限制。通过将标准投影操作技术推广到弱耦合极限之外，我们在微观上导出了相应的非线性朗之万方程。粒子被建模为刚性原子簇，其不对称性可能是几何的，成分的（当簇由不同类型的原子组成时），或由于两种因素的组合。漂移速度与外力的幅值成平方关系，并随力的频率（对于周期性力）和相关时间（对于波动力）的倒数而增加。漂移速度的最大值与粒子的质量无关，并且在绝热极限下实现，即对于外场的无限缓慢变化。
2018-10-15 cond-mat.stat-mech
Active Matter on Asymmetric Substrates
对于在与不对称衬底相互作用的热浴中的颗粒集合，可能发生棘轮效应，其中颗粒响应于交流强迫而经历净直流运动。棘轮效应已经在各种系统中得到证实，包括胶体以及II型超导体中的磁涡旋。在这里，我们研究的情况下，活性物质或自驱动粒子与非对称基板相互作用。活性物质系统包括经历催化作用的自运动胶体颗粒、游动细菌、人工游泳者、爬行细胞和运动蛋白。我们表明，棘轮效应可以出现在这种类型的系统，即使在没有交流强迫。定向运动发生在某些粒子-基底相互作用规则下，其大小取决于粒子在转向并向新方向游动之前在一个方向游动所花费的时间量。对于严格布朗粒子，不存在棘轮效应。如果粒子从障碍物反射或从障碍物散射，根据斯涅耳定律，则不存在棘轮效应;然而，如果粒子可以与障碍物对齐或沿着障碍物移动，则产生定向运动。我们还发现，在一定的运动规律下，颗粒沿容器壁积聚，与实验一致。我们还研究了同步粒子运动的斑图形成。我们讨论了这个系统的自组装，提取工作，排序以及未来的方向，如考虑集体相互作用和植绒模型的可能应用。
2011-10-07 cond-mat.soft 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
Lattice effects and current reversal in superconducting ratchets
涡旋晶格和晶格的不对称人工缺陷之间的竞争被证明在超导薄膜的棘轮实验中起着至关重要的作用。我们提出了一种新的集体机制，电流反转的基础上重新配置的涡旋晶格。与以前的涡流反转模型不同，该机制是基于涡格对外力的整体响应。
2007-09-18 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Current reversal in collective ratchets induced by lattice instability
本文提出了超导涡旋棘轮中电流反转的集体机制。该机制是基于系统的基态（T=0）的二维不稳定性。我们用数值模拟和实验来说明我们的结果，在Si衬底上制造的Nb超导薄膜与人工诱导的非对称钉扎中心。
2007-12-03 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Quantum Ratchets
将热棘轮的概念推广到量子力学系统中。作为量子棘轮的一个具体例子，我们研究了一个具有非对称周期势的紧束缚模型。利用量子Liouville方程数值研究了该系统密度算符的动力学行为。在非平衡稳态下，存在有限的净电流。电流的方向随参数而变化，与经典的热棘轮相反。
1997-06-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Efficiency and current reversals in spatially inhomogeneous ratchets
本文研究了电驱动对称周期势系统产生净单向电流的效率。在具有空间变化的周期性摩擦系数的非均匀系统的情况下，作为温度的函数，效率显示出最大值。棘轮在提供最大电流时不是最有效的。相反，当考虑非对称周期电位时，电流的方向也可以作为噪声强度的函数而反转。
1999-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Charge ratchet from spin flip: space-time symmetry paradox
传统的电荷棘轮效应被认为是由不对称的周期电位引起的空间对称性破缺或驱动场的时间不对称性引起的。在这里，我们证明了电和磁驱动的量子耗散系统与自旋轨道相互作用代表了一个例外，从这个标准的想法。与迄今为止建立的信念相反，当周期电位和驱动都对称时，电荷棘轮效应出现。我们发现，这种矛盾的电荷棘轮机制的来源是量子耗散与自旋轨道相互作用引起的自旋翻转过程的共存。
2009-11-17 cond-mat.mes-hall 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
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
Levy ratchets with dichotomic random flashing
附加对称Lévy噪声可以诱导过阻尼粒子在静态非对称势场中的定向输运。我们研究，数值和分析，在这样的Lévy棘轮系统中的一个额外的二分法随机闪烁的效果。为此，我们分析和解决相应的分数Fokker-Planck方程，我们检查结果与朗之万模拟。我们研究了电流作为Lévy噪声的稳定性指数、噪声强度和闪光参数的函数的行为。我们发现，闪烁允许在很宽的范围内增强和减少静态Lévy棘轮电流，这取决于频率和不对称性的乘法二分噪声，并在添加剂Lévy噪声参数。因此，我们的研究结果扩展到广泛分布的噪声的情况下，与高斯噪声的二分闪烁棘轮。
2011-09-02 cond-mat.dis-nn 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
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
Breaking time-reversal symmetry for ratchet models of molecular machines
生物分子机器将自由能从一种形式转化为另一种形式，以实现细胞内的许多重要作用，并需要耗散以实现定向进展。我们研究如何打破时间反演对称性在一个给定的耗散成本，通过使用确定性的协议，以驱动系统的棘轮电位，这经常被用来模拟分子机器。时间不对称性增加与较高的障碍，并为驱动电位的中间宽度的双极电位。对于系统驱动超过一个潜在的根据协议，我们发现，对称锯齿最大限度地提高时间的不对称性，而早期的工作研究棘轮模型的分子机器需要不对称的潜在的实现定向行为。这种区别的出现是因为确定性驱动的机器外部提供方向，而自主机器必须产生定向行为。
2019-05-29 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
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
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
Noise Rectification and Fluctuations of an Asymmetric Inelastic Piston
我们考虑一个大质量的非弹性活塞，其相对的面有不同的恢复系数，运动的作用下的无限稀释气体的硬盘保持在一个固定的温度。活塞的动力学是马尔可夫的，并遵守一个连续的主方程：然而，恢复系数的不对称性导致违反细致平衡和净漂移的活塞，在布朗棘轮。对这种非平衡定态的数值研究表明，活塞的速度脉动仅在活塞质量较大的情况下是关于平均值对称的，而在相反的情况下是强烈不对称的.仅考虑这种不对称性，即，除了速度分布的平均值和方差之外还包括第三参数，就有可能获得对棘轮漂移速度的令人满意的分析预测。
2008-06-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Deep reinforcement learning for feedback control in a collective flashing ratchet
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
集体闪烁棘轮传输布朗粒子使用空间周期性的，不对称的，和时间依赖的开关可切换的潜力。通过基于颗粒位置的反馈控制，该系统中颗粒的净电流可以显著增加。已经提出了几个最大化电流的反馈政策，但还没有找到最佳的政策，为一个中等数量的粒子。在这里，我们使用深度强化学习（RL）来寻找最佳策略，结果表明，使用合适的神经网络架构构建的策略优于以前的策略。此外，即使在延迟反馈的情况下，潜在的开关切换延迟，我们证明了深RL提供的政策提供更高的电流比以前的策略。
2021-03-25 cond-mat.stat-mech cs.LG
Quantum ratchet effect for vortices
我们测量了准一维约瑟夫森结阵列中涡旋运动的量子棘轮效应。在这种固态器件中，可以精确地设计涡旋势能的形状，从而精确地设计能带结构。这种能带结构决定了量子棘轮效应的存在或不存在，如在所提出的实验中观察到的。特别是，不对称结构，仅拥有一个带以下的障碍不表现出电流整流在低温和偏置电流。运输的量子性质也揭示了在一个普遍的/非普遍的幂律依赖测得的电压-电流特性的样品没有/有整流。
2003-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Interplay between quantum dissipation and an in-plane magnetic field in the spin ratchet effect
研究了具有Rashba自旋轨道相互作用的耗散准一维系统中纯自旋棘轮效应的存在性。该系统还被放置在横向均匀的固定平面内磁场中。结果表明，该效应在低温下存在，并且通过施加无偏的交流驱动可以产生纯自旋电流。推导了棘轮自旋电流的解析表达式。从这个表达式可以看出，自旋棘轮效应是由于自旋-轨道相互作用、轨道自由度和空间不对称性之间的耦合同时存在的结果。在本文中，我们考虑的情况下，打破了空间对称凭借非对称周期性的潜力。结果表明，外加磁场对自旋棘轮效应的存在没有任何影响，但会通过增加或减少自旋电流的大小来影响其效率。
2009-01-14 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
