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
Shuttling heat across 1D homogenous nonlinear lattices with a Brownian heat motor
我们研究了平均无净热偏置时一维均匀非线性晶格中的定向热通量。Fermi-Pasta-Ulam型或Lennard-Jones型系统的非线性晶格在两端连接到在时间平均上保持在相同温度的热浴。我们研究了两种不同的调制的热浴温度，即：（i）一个对称的，谐波交流驱动的温度只有一个热浴和（ii）谐波混合驱动的温度作用于两个热浴。虽然对于情况（i），可以根据非线性晶格的温度相关热导率导出净热传输的绝热结果，但类似的这种传输方法对于谐波混合情况（ii）失败。然后，对于情况（ii），甚至所得到的布朗运动引起的热通量的符号也不能被先验地预测。一个非零的热通量（包括一个非绝热逆转的通量）被检测到，这是一个诱导的动态对称性破缺机制结合晶格动力学的非线性的结果。计算机模拟表明，热通量对晶格尺寸的增加是鲁棒的。所观察到的棘轮效应，这种定向热流是相当大的，我们研究类的同质非线性晶格结构，从而使这种设置可用于实验实施和验证。
2009-06-28 cond-mat.stat-mech
White noise flashing Brownian pump
研究了由随机闪烁棘轮机制驱动的粒子布朗泵。泵送装置嵌入在有限区域中，并由颗粒储存器限定。在稳定状态下，我们精确地计算了空间密度分布，两个水库之间的浓度比和粒子通量。一个简单的数值方案，允许所有这些可观察到的量的一致评价。
2007-09-06 cond-mat.stat-mech
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
An autonomous out of equilibrium Maxwell's demon for controlling the energy fluxes produced by thermal fluctuations
利用一个自治的非平衡麦克斯韦妖来反转两个不同温度的、由电热噪声耦合的电路之间的热通量的自然方向。恶魔不处理任何信息，但它通过使用与系统的两个水库的频率相关耦合来实现其目标。恶魔和系统之间没有能量通量，但总熵产生（系统+恶魔）是正的。恶魔可以由热电偶供电。该系统和恶魔是由类似于两个耦合的布朗粒子和布朗回转器的方程。因此，我们的研究结果铺平了道路的应用自主出平衡麦克斯韦恶魔耦合纳米系统在不同的温度。
2020-09-15 cond-mat.stat-mech
Brownian diode: Molecular motor based on a semi-permeable Brownian particle with internal potential drop
考虑了一个具有内部推进机制的等温布朗电动机模型。发动机是一种布朗粒子，它对周围的理想气体分子是半透明的。通过粒子的分子通道由类似于跃迁速率理论中的势控制，即特征在于由势垒分离的具有有限能量差的两个定态。内部电势降维持了通过粒子的分子通量的二极管样不对称性，这导致粒子的稳定漂移。
2013-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation relations for a driven Brownian particle
我们考虑一个受驱动的布朗粒子，受到保守和非保守的作用力，其概率根据Kramers方程演化。我们推导出一个一般的涨落关系，表示的概率的比率，一个给定的布朗路径在相空间中的时间反演的路径，在熵通量的热库。这个涨落关系在不同的特殊情况下包含了Seifert，Jarzynski和Gallavotti-Cohen的涨落关系。
2006-06-01 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Onsager coefficients of a Brownian Carnot cycle
研究了T. Schmiedl和U.塞弗特[Europhys. Lett. \textbf{81}，20003（2008）]中的方法。通过考虑这个循环的熵产生率，我们可以确定循环的热力学力和通量，并计算一般协议的Onsager系数，即任意时间表来改变限制布朗粒子的势。我们表明，这些Onsager系数包含的信息的协议形状，他们满足紧耦合条件，无论我们选择的协议形状。这些性质可以解释有限时间热机中经常出现Curzon-Ahlborn效率的原因。
2010-06-14 cond-mat.stat-mech
Emergence of collective motion in a model of interacting Brownian particles
通过研究一个系统的布朗粒子，相互作用只通过一个本地的社会一样的力量（速度对齐），我们表明，自推进是不是一个必要的功能，只要欠阻尼粒子动力学可以保证发生的植绒过渡。此外，该系统从静止相接近热平衡，没有净流量的粒子，远离平衡的表现出集体运动，长程序和巨大的数字波动，功能通常与有序相的模型，其中考虑自推进。
2014-10-13 cond-mat.stat-mech
Unusual stationary state in Brownian systems with Lorentz force
在具有过阻尼动力学的系统中，洛伦兹力降低了布朗粒子在垂直于磁场的平面中的扩散率。扩散的各向异性意味着粒子概率分布的福克-普朗克方程获得了张量系数。然而，张量不是典型的扩散张量，因为反对称元素解释了洛伦兹力使带电粒子运动轨迹弯曲的事实。这就产生了不寻常的动力学与功能，如额外的洛伦兹通量和非平凡的密度分布，不像一个扩散系统。然而，平衡性质不受洛伦兹力的影响。在这里，我们表明，通过随机重置的布朗粒子，可以创建一个非平衡稳态下保持洛伦兹力动力学的标志性特征。然后，我们考虑一个极简的例子，空间不均匀的磁场，这表明如何从根本上改变洛伦兹通量的边界条件，从而产生一个不寻常的稳态。
2020-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Steady-state distributions of ideal active Brownian particles under confinement and forcing
我们开发了一种形式上精确的技术，用于获得非相互作用的活性布朗粒子在各种系统中的稳态分布。我们的技术从双向扩散方程理论的结果来解决稳态Smoluchowski方程的1-粒子分布函数。该方法被用来详细研究三种情况：1）限制在一个通道中，2）一个恒定的流量稳定状态，和3）在一个均匀的外场沉积。在每个场景中，已知的行为都被复制和精确量化，并呈现新的结果。特别是，在恒定通量状态下，我们推导出一个有效的扩散率，它插值之间的弹道行为的粒子轨迹在短距离和它们的扩散行为在大的距离。我们还计算了附近的壁，这补充了较早的研究远离壁的一部分，活性布朗粒子的沉降剖面。我们的技术很容易推广到其他活动模型，包括系统的活动建模的高斯有色噪声。
2017-04-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic model for the dynamics of interacting Brownian particles
利用介观非平衡态热力学方法，构造了相互作用布朗粒子系统的单粒子和双粒子Fokker-Planck方程。利用这些方程，我们导出了相应的平衡方程。我们得到的热通量和压力张量，使一个描述的动能和势能交换的粒子与热浴的表达式。通过动量平衡，我们分析特别是扩散制度，以获得集体扩散系数的流体动力学和有效力作用在布朗粒子。
2001-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Synchronization and collective motion of globally coupled Brownian particles
在这项工作中，我们研究了一个系统的被动布朗（非自推进）粒子在两个维度上，相互作用只通过一个类似社会的力量（在这种情况下的速度对齐），类似于仓本的相位振荡器之间的耦合。我们表明，运动学的系统的静止状态从一个阶段，在热平衡没有净流量的粒子，远离平衡阶段表现出集体运动，通过增加粒子之间的耦合。导致平衡相不稳定性的机制依赖于两个时间尺度之间的竞争，即，布朗粒子在热浴中的平均碰撞时间和粒子沿着组的运动方向定向其运动方向所需的时间。
2014-10-14 cond-mat.stat-mech
Optical properties of current carrying molecular wires
我们考虑几个基本的光学现象，涉及单分子偏置金属分子金属结。分子由其最高占据和最低未占据的分子轨道表示，并且分析涉及同时考虑三个耦合通量：通过分子的电子电流、分子与电子-空穴激发之间的能量流以及引线中的入射和/或发射的光子通量。使用统一的理论方法的基础上的非平衡格林函数方法，我们推导出表达式的吸收线的形状（不是一个可观察到的，但一个有用的参考考虑其他光学过程的产量）和电流诱导的分子发射在这样的结。我们还考虑了条件下，共振辐射可以诱导电子电流在一个无偏结。我们发现，在适当的条件下，单分子结中的电流驱动的分子发射和共振光诱导的电子电流可以是可观测的量级。特别是，光感应电流，应观察到在涉及分子桥，其特征在于强电荷转移光学跃迁的结。对于电流诱导分子发射的观测，我们发现除了需要控制进入金属衬底的分子激发的阻尼之外，这种现象还对结上的电势偏置分布方式敏感。
2006-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Obtaining efficient thermal engines from interacting Brownian particles under time dependent periodic drivings
我们介绍了一种替代路线，获得可靠的循环发动机，根据时间周期驱动下的相互作用布朗粒子。利用随机热力学的框架，得到了功率和热量等热力学通量的一般表达式。优化发动机性能的几个协议被认为是，通过查看系统参数，如输出力和它们的相位差。我们研究功-功和热-功发动机。我们的研究结果表明，精心设计的粒子之间的相互作用可以导致更有效的发动机。
2021-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuations, linear response and heat flux of an aging system
我们测量了快速淬灭后老化明胶液滴中布朗粒子被光阱限制的位置波动。它的线性响应的外部扰动也测量。我们计算的自发热通量从粒子到浴由于凝胶的非平衡形成。我们发现，平均热通量是定量相关的违反平衡波动耗散定理作为衡量打破细致平衡在老化过程中。
2012-03-02 cond-mat.stat-mech
Memory Effect in Upper Bound of Heat Flux Induced by Quantum Fluctuations
研究了量子布朗运动耦合到经典热浴中的热力学行为。然后，我们定义了一个热运营商推广的随机能量和显示的能量平衡（第一定律）和上限的期望值的热运营商（第二定律）。我们进一步发现，这个上限依赖于量子涨落引起的记忆效应，因此最大可提取功可以在量子热力学中定性地修改。
2016-10-13 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Investigating the interplay between mechanisms of anomalous diffusion via fractional Brownian walks on a comb-like structure
梳状模型是几何约束下反常扩散的一种简化描述。它表示在二维空间中展开的粒子，其中仅当粒子的y坐标为零时才允许x方向上的运动。在这里，我们提出了一个扩展的梳状模型通过朗之万方程驱动的分数高斯噪声（长程相关）。通过进行计算机模拟，我们表明，在y方向上的相关性影响在x方向上的扩散行为在一个非平凡的方式，导致在一个相当丰富的扩散的情况下，其特征在于通常的，superdiffusive或subdiffusive缩放的二阶矩在x方向上。我们进一步表明，长程相关性影响粒子位置在x方向上的概率分布，使它们的尾巴更长时，在y方向上的噪声是持久的和反持久的噪声较短。因此，我们的模型相结合，并允许研究/分析异常扩散（几何约束和长程相关性）的不同机制之间的相互作用，并可能会发现直接的应用程序描述扩散在复杂系统，如活细胞。
2014-08-27 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph physics.data-an
On the heat flux and entropy produced by thermal fluctuations
本文对电热噪声耦合的两个不同温度的导体之间的能量交换进行了实验和理论分析。在实验上，我们确定了热通量、非平衡方差和波动熵的守恒定律，作为温度差的函数，并从理论上证明了这一点。该系统由两个保持在不同温度下并通过弹性力耦合的布朗粒子的相同方程支配。我们的结果对保持在不同温度下的耦合纳米系统之间的能量交换设置了强约束。
2013-04-06 cond-mat.stat-mech
Diffusion anomalies in ac driven Brownian ratchets
我们研究棘轮系统中的扩散。作为一个特殊的实验实现，我们考虑一个不对称的SQUID受到外部交流电流和恒定的磁通量。我们分析均方位移的约瑟夫森相位，并发现在选定的参数制度，它演变成三个不同的阶段：最初作为超扩散，其次作为次扩散，最后作为正常扩散的渐近长时间限制。我们展示了如何交叉时间，分离这些阶段可以控制温度和外部磁通量。前两个阶段可以持续比系统的特征时间尺度长许多个数量级，因此可以通过实验舒适地检测到。异常行为的起源与电势的棘轮形式有关，揭示了异常扩散出现的全新机制。此外，正常的扩散系数表现出非单调的温度依赖性，导致一个有趣的现象，热噪声抑制扩散。实验验证我们的研究结果的建议设置提供了一个新的和有前途的试验场调查扩散现象的异常。
2016-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Quadrupolar gyration of a Brownian particle in a confining ring
本文提出最小理论模型，揭示限制在环形陷阱中的被动布朗粒子在正交热浴各向异性热涨落驱动下，打破细致平衡形成四极涡旋稳态，为最小被动系统的非平衡现象提供标志。
2025-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Memory and irreversibility on two-dimensional overdamped Brownian dynamics
本文研究了记忆效应对约束势场中二维朗之万动力学定态行为的影响。该系统被视为在过阻尼近似和自由度的影响下的不同种类的随机力，描述高斯白噪声和有色噪声，以及不同的有效温度。采用时间平均法计算了系统的联合分布函数，分析了系统的长期行为。我们确定噪声的时间相关性的热通量和熵产生的稳态行为的影响。非马尔可夫效应导致衰减与弹簧力参数的热交换，这是在通常的线性依赖时，只有高斯白噪声在过阻尼处理。此外，该模型表现出非平衡态的特点是减少与记忆时间尺度的熵产生。
2019-07-17 cond-mat.stat-mech
Brownian Molecules Formed by Delayed Harmonic Interactions
个体生物对群体或群内交换的信息的延迟反应导致了复杂的集体行为的出现。最近的实验设置（Khadka等人，2018年，Nat.Commun. 9 3864），采用合成的微型游泳者，允许在实验室中以受控的方式模拟和研究这种行为。受这些实验的启发，我们研究了N个布朗粒子通过延迟谐波相互作用的系统。对于$N \leq 3$，我们通过求解相关的随机延迟微分方程来解析地描述其集体行为，对于$N>3$，通过布朗动力学模拟来描述其集体行为。粒子形成分子状的非平衡结构，其随着粒子数目、延迟时间和相互作用强度的增加而变得不稳定。我们评估的熵和信息流保持这些结构，并定量表征其稳定性，开发一个近似的时间依赖性过渡态理论来表征不同异构体的分子之间的过渡。为了完整起见，我们全面讨论了有限维线性随机延迟微分方程系统的分析求解过程，以及协方差和时间相关矩阵的新结果。
2019-09-27 cond-mat.stat-mech
Statistical properties of the energy flux between two NESS thermostats
我们讨论在非平衡系统中的热输运问题。实验装置包括两个耦合的粒状气体非平衡稳态（NESS）热浴，其中嵌入布朗转子。这些转子通过电阻器$R$与直流微型电机机电耦合，从而使能量在它们之间流动。平均通量与镀液温差成线性关系。改变$R$允许在非耗散耦合极限（$R\rightarrow0$）中进行外推。我们表明，在这个限制，热通量服从波动定理，在$2004$中提出的形式由Jarzynski和Wójcik有限大小的平衡热浴之间的通量波动。
2021-01-21 cond-mat.stat-mech
Correlations in multithermostat Brownian systems with Lorentz force
研究了布朗粒子在外加磁场作用下受洛伦兹力的运动。粒子的每个空间自由度都与不同的恒温器耦合。我们发现，磁场的结果在不同的速度分量之间的相关性在定态。积分速度自相关矩阵，我们得到的扩散矩阵，进入福克-普朗克方程的概率密度。扩散矩阵的特征向量不与温度轴对齐。因此，布朗粒子执行空间相关扩散。我们进一步表明，在各向同性的约束势的存在下，一个不寻常的，磁通自由的稳定状态出现，其特征在于由一个非玻尔兹曼密度分布，它可以通过扭转磁场旋转。我们的系统的非平凡的稳态性质的结果从洛伦兹力诱导的空间自由度的耦合，不再存在于对应于一个单一的温度系统的平衡。
2020-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stationary and transient Fluctuation Theorems for effective heat flux between hydrodynamically coupled particles in optical traps
我们实验研究了两个被困布朗粒子之间的能量通量的统计特性，通过耗散流体动力学耦合相互作用，提交到一个有效的温度差$ΔT$，通过随机迫使一个陷阱的位置。我们确定了两个粒子之间的有效热通量，并表明它们满足交换涨落定理（xFT）在稳态。我们还表明，突然应用程序的温度梯度$ΔT$后，\resub{the total}冷热通量满足\resub{a}瞬态xFT的任何集成时间，而\resub{the total}冷热通量只做它渐近长时间。
2016-02-03 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
Theoretical description of effective heat transfer between two viscously coupled beads
我们分析研究了非保守力，即粘性耦合，对两个布朗粒子之间的能量通量的统计性质保持在不同的温度下的作用。从描述系统的动力学模型，我们确定了一个能量流，满足波动定理在稳态和瞬态。特别是，对于线性非保守相互作用的特定情况下，我们推导出一个精确的波动定理，适用于任何测量时间的瞬态制度，其中仅涉及能流。此外，在这种状态下，系统呈现出冷粒子和热粒子之间有趣的不对称性。理论预测与我们之前的文章[B{é}rut et al.，物理修订版信函116，068301（2016）]，其中我们研究了两个布朗粒子的热力学性质，用光学镊子捕获，通过耗散流体动力学耦合相互作用。
2016-11-30 cond-mat.stat-mech
Asymmetric simple exclusion process on a ring conditioned on enhanced flux
我们表明，在非对称简单排斥过程（ASEP）的环上，条件进行大通量，粒子经历一个有效的长程势，在非常大的通量的限制下，采取简单的形式$U= -2\sum_{i\neq j}\log|\sinπ(n_{i}/L-n_{j}/L)|$，其中$n_{1}% n_{2},\ldots n_{N}$是粒子的位置，类似于随机矩阵中的圆形酉系综的本征值之间的有效势。有效的跳跃率和各种准定态概率在这样一个条件下，发现解析使用Bethe anomaly和行列式自由费米子技术。我们的渐近结果扩展到大电流和大活性的限制，一族的反应扩散过程与现场排斥粒子之间。我们指出了一个有趣的一般关系经典的定态概率分布的条件动力学和量子基态波函数，特别是在排斥过程的情况下，自由费米子。
2010-07-28 cond-mat.stat-mech
Stochastic resetting of active Brownian particles with Lorentz force
被动扩散粒子系统在外磁场中的平衡性质不受洛伦兹力的影响。相反，活性布朗粒子表现出稳态现象，这取决于所施加的磁场的强度和极性。然而，洛伦兹力的有趣效应只有在系统中保持不平衡的密度梯度时才能观察到。为此，我们使用随机重置的方法在两个维度上的活性布朗粒子重置它们的线$x=0$在$y$方向上以恒定的速率和周期性。在随机重置下，主动系统进入非平凡的定态，其特征在于不均匀的密度分布、极化和垂直于密度梯度的体积通量。我们表明，而对于一个均匀的磁场的主动系统的稳定状态的属性可以从它的被动对应，新的功能出现在一个不均匀的磁场的情况下，没有对应的被动系统。特别地，存在一个依赖于活性的阈值率，使得对于较小的重置率，活性粒子的密度分布变得非单调。我们还研究了平均首次通过时间的$x$轴，并发现一个令人惊讶的结果：它需要更多的时间从任何给定的点到达目标的情况下，当磁场增加远离轴。使用布朗动力学模拟的理论预测进行验证。
2020-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian particles can mimic the pattern of the substrate
该研究通过二维模拟发现，活性布朗粒子在活性空间分布非均匀的基底上会形成与基底图案一致的稳态密度、极化与通量分布，从而实现对基底非均匀性的模拟。
2023-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
