Thermal rectification in three-dimensional mass-graded anharmonic oscillator lattices
在这项工作中，我们研究了热整流效率，即，利用非平衡分子动力学模拟，对长$N$和宽$W$的三维质量梯度非谐晶格的非对称热流进行了研究。得到的整流，这是相同的数量级的相应的一维晶格，饱和在低的纵横比$W/N$的值，与已知的行为相一致的相应的热通量的均匀系统在类似的条件下。最大整流是在温度范围内，其中没有整流可以在其他一维系统中，以及在相应的一维的情况下，本文研究的模型中获得。
2021-10-27 cond-mat.stat-mech
Size effects on thermal rectification in mass-graded anharmonic lattices
在这项工作中，我们研究了一维质量梯度非谐振子晶格在大系统尺寸下的热整流效率。观察到整流的适度增加。当质量梯度的大小与系统尺寸成比例时，上述效果显著增加。这一结果可以明白无误地归因于所采用的参数值获得的局部温度分布的不对称性。
2014-11-27 cond-mat.stat-mech
Increasing thermal rectification: Effects of long range interactions
本文研究了粒子间相互作用范围对热流的影响。我们表明，通过增加相互作用的范围，我们可以放大的热导率，甚至改变制度的热传输。更重要的是，考虑到声子学的一个关键问题，即寻找一个合适的热二极管，我们调查了一些梯度系统中的范围效应，其中热整流是一个普遍存在的现象。在这样的分级模型中，我们表明，长程相互作用可能会显着增加整流功率，并可能避免其衰减与系统的大小，从而解决相关问题的整流器通常的建议。我们的研究结果表明，梯度材料是真正的候选人的实际制造的热二极管。
2013-09-18 cond-mat.stat-mech
Graded anharmonic crystals as genuine thermal diodes: Analytical description of rectification and negative differential thermal resistance
我们从物质的微观模型出发解决热流研究：我们开发了一种方法，并研究了一些非谐梯度质量晶体，弱粒子间相互作用。计算了导热系数，证明了整流效应和负微分热阻的存在。我们的形式主义使我们能够理解现象背后的机制，并表明梯度材料的性质使它们成为真正的热二极管。
2011-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermal rectification in segmented Frenkel-Kontorova lattices with asymmetric next-nearest-neighbor interactions
本文研究了含NN和NNN相互作用的两段Frenkel-Kontorova模型中的热整流，发现弱耦合下NNN相互作用使热整流增强，且高/低非对称系统的局部热通量行为差异显著，结果有助于分子桥热整流器件设计。
2024-11-14 cond-mat.stat-mech
Thermal rectification and negative differential thermal conductance in harmonic chains with nonlinear system-bath coupling
在谐波链中实现了热整流和负微分热导。我们使用广义Caldeira-Leggett模型来研究热流。与以往的研究仅考虑线性体系-浴耦合不同，我们在最近实验的基础上考虑了非线性体系-浴耦合[A. Eichler \emph{et al.}，Nat. Nanotech. \textbf{6}，339（2011）]。当线性耦合常数较弱时，非线性耦合引起的多声子过程使更多的声子通过体系-浴界面，从而增强热流。因此，当非线性耦合不对称时，可以实现热整流和负微分热导。而当线性耦合常数较强时，多声子过程以umklapp过程为主。非线性耦合抑制了热流。还实现了热整流。但与弱线性耦合常数的结果相比，整流方向相反。
2017-06-15 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Heat Flow in Classical and Quantum Systems and Thermal Rectification
对决定热传导宏观规律的基本动力学机制的理解是非平衡统计力学的一项长期任务。更好地理解热传导的机制可能会导致基于控制热流的可能性的潜在有趣的应用。事实上，最近已经提出了不同型号的热整流器，其中热量可以优先沿一个方向流动。虽然这些模型离原型实现还很远，但基本机制具有非常普遍的性质，因此适合改进，并可能最终导致实际应用。我们简要地讨论了经典和量子系统中的热输运问题及其与动力学混沌性的关系。然后，我们研究热整流现象，并简要讨论了不同类型的微观机制，导致整流的热流。
2007-10-18 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Thermal rectification in anharmonic chains under an energy-conserving noise
热通量取决于流动方向的系统称为热整流。近年来，这种效应引起了理论和实验上的广泛兴趣。然而，在大多数理论模型中，发现这种效应在热力学极限下消失，与实验不符。本文的目的是表明，整流可以恢复包括一个能量守恒的噪声，随机翻转的速度粒子与一定的速率$λ$。结果表明，只要$λ$是非零的，整流保持有限的热力学极限。这是说明在一个经典的谐波链受到四次钉扎电位（$Φ^4$模型）和耦合到热浴的朗之万方程。
2015-11-20 cond-mat.stat-mech
Magnetically Induced Thermal Rectification
本文研究了非均匀横向磁场作用下带非相互作用带电粒子的混沌台球链的远平衡热输运。如果一半的链被放置在一个强磁场，或者如果的磁场的强度沿链有一个大的梯度，热流被证明是不对称的相对于热浴的温度交换。对于其中一个浴的足够小的温度，热整流因子可以任意大。
2006-11-09 cond-mat.stat-mech
Thermal Rectification in Classical and Quantum Systems: Searching for Efficient Thermal Diodes
这篇简短的评论解决了声子学发展的一个基本问题：建立可行和有效的热二极管。我们重新审视经典和量子系统的研究。对于经典的非谐振荡器链，最常用的模型用于研究绝缘固体中的热传导，我们回顾了普遍存在的梯度系统中的热整流，我们表明，梯度结构和长程相互作用之间的匹配是一种有效的机制，以增加整流因子。对于真正的量子模型的情况下，我们提出的自旋链，如开放的$XXZ$模型，作为有益的系统发生的热整流和其他有趣的相关属性。特别是，我们描述了两种情况下的完美二极管：一个自旋电流，在两个分段的$XXZ$模型，和另一个在一个简单的量子伊辛模型与长程相互作用的热流。我们相信，这样的结果涉及有趣的整流性质在简单的模型将激发更多的理论和实验研究的主题。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Rectification of thermal fluctuations in ideal gases
我们计算绝热活塞和热布朗马达的系统平均速率，在[Van den Broeck，Kawai和Meurs，\emph{Microscopic analysis of a thermal Brownian motor}，出现在Phys.Rev.Lett.]中介绍，并与精确数值解进行比较。
2004-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal Rectification and Negative Differential Thermal Resistance in a driven two segment classical Heisenberg chain
利用计算机模拟研究了具有近邻相互作用的两段经典海森堡自旋链在外加磁场作用下的热输运。该系统是热驱动的热浴连接在两端和运输性能研究使用节能动力学。我们表明，通过适当调整的参数热整流可以实现-系统的行为作为一个良好的导体的热沿一个方向，但成为一个坏导体时，热梯度是反向的，关键取决于非线性和空间不对称性。此外，系统参数的适当调整产生了被称为负微分热阻（NDTR）的违反直觉且技术上重要的特征。我们发现，负责任的NDTR的出现的关键因素是一个合适的机制，以阻止在系统的大部分电流。
2013-11-08 cond-mat.stat-mech
Ingredients for an efficient thermal diode
我们提供了令人信服的经验证据，长程相互作用强烈增强整流效应发生在质量梯度系统。更重要的是，整流并不随着系统规模的增加而减少。大整流也获得了相同的质量的情况下，并与分级现场电位。这些结果允许克服整流机制的电流限制，并为实际实现高效热敏二极管开辟了道路。
2015-08-25 cond-mat.stat-mech
Sufficient conditions for thermal rectification in hybrid quantum structures
我们分析确定充分条件内的量子主方程形式主义的两端混合结构中表现出热整流。我们认识到两类整流器。在A型整流器中，触点是不同的。在B型整流器中，接触是等效的，但是系统和浴具有不同的颗粒统计，并且系统（参数化地）不对称地耦合到浴。我们的研究适用于各种混合结，包括金属，超导和自旋。
2008-10-23 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
An efficient thermal diode with ballistic spacer
热整流不仅在基础物理学中具有重要意义，而且在热操纵和热管理中具有潜在的应用价值。然而，热整流效应通常随系统尺寸迅速衰减。在这里，我们表明，一个质量分级的系统，与两个扩散的铅分开的弹道间隔，可以表现出很大的热整流效应，与整流因子的系统大小无关。的基本机制解释的有效尺寸无关的热梯度和声子带的匹配/失配。我们还显示了鲁棒性的热二极管模型的参数变化后。我们的发现为设计实际高效的热二极管提供了一种很有前途的方法。
2017-12-09 cond-mat.stat-mech
Thermal rectification in oscillator lattices with a ballistic spacer and next nearest-neighbor interactions
在这项工作中，我们研究了不对称的热流，即，热整流，一个一维的，质量梯度系统组成的耦合谐振子晶格（弹道间隔）和两个扩散铅连接到前者的边界与最近邻和次最近邻（NNN）的相互作用。后者增强了系统的整流性能，特别是其对系统大小的独立性。该系统对于控制NNN相互作用的耦合强度的参数的非常精确的值呈现最大整流效率，该参数取决于设备操作的温度范围。这个最大值的起源是不对称的局部热流响应对应的NNN贡献在两侧的较轻的质量负载的扩散铅量化的光谱特性。当系统参数发生变化时，在存在NNN相互作用的情况下，器件的性能总是得到增强。
2021-03-02 cond-mat.stat-mech
Perfect Thermal Rectification in a Many-Body Quantum Ising Model
我们解决了声子学发展的一个关键问题：高效热二极管的提出。为了揭示建造热整流器的简单路线，我们研究了与简单的热浴相关联的简单系统，确切地说，非对称量子伊辛模型，即，简单的二次模型，只涉及一个自旋分量。我们分析表明，发生热整流的情况下，一个链的相互作用足够长，连接第一个到最后一个网站。此外，我们描述了一个完美的整流，即，在一个方向上的有限热流，以及在相反方向上的零电流。我们认为，整流的成分只是由浴和动力学的量子性质，并由系统的结构不对称性，在这里的站点间的相互作用。我们相信，在一个简单的多体量子模型中描述一个完美的热整流，也就是说，提出一个简单的行程建设一个二极管将刺激理论和实验研究的主题。
2019-02-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Gravity-Induced Thermal Rectification in Gaseous Systems
Fuzhou University（福州大学）；Xiamen University（厦门大学）
研究气体系统中重力诱导热整流问题，采用单个气体粒子最小模型分析证明重力场可产生热整流，存在效率与功率权衡，数值模拟证实在多粒子系统中也存在，为热传输提供见解并给出气体热二极管设计原则。
2026-07-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Heat transport and thermal rectification in quasi-one-dimensional systems
本文研究了两个一维非谐耦合晶格构成的梯形模型的热传导。我们研究了链间耦合如何改变孤立系的热性质。对于一个足够大的耦合强度，我们证明了一个谐波晶格与一个非谐波相互作用是能够支持一个线性的热梯度时，它连接到两个在不同温度的热库。我们估计这个临界耦合应用自洽声子理论（SCPT）的非谐对应。通过交换谐振链和非谐振链之间的热浴连接，我们的结果表明耦合系统表现为热整流器。
2011-03-17 cond-mat.stat-mech
Nonlinear quantum heat transfer in hybrid structures: Sufficient conditions for thermal rectification
本文给出了双端混合量子系统中热流的统一描述。使用简单的模型，我们分析研究各种水库之间的热传递的非线性方面：金属，固体，和旋转浴，介导的中央（子系统）模式的激发/弛豫。我们展示了丰富的非线性电流-温度特性，起源于分子的非谐性，或水库（复杂）的能谱。特别是，我们建立了热整流在两端结的充分条件。我们确定两类整流器。在A型整流器中，储存器的状态密度是不同的。在B型整流器中，浴槽是相同的，但是包括其统计数据不同于子系统的统计数据的粒子，它们不对称地耦合到子系统。因此，非线性热流，特别是热整流，是普遍存在的效应，可以在各种系统中观察到，声子，电子和光子。
2009-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Heat rectification by two qubits coupled with Dzyaloshinskii-Moriya interaction
我们研究了通过Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用耦合的两量子比特系统中的热整流。我们推导出热流和热整流的解析表达式，并提供了观测结果背后可能的物理机制。我们发现，DM相互作用本身的各向异性是不够的热整流，和一些其他形式的不对称是必要的。我们采用非共振量子位作为这种不对称性的来源。我们发现政权的参数更高的整流因子通过检查从全球主方程的解决方案获得的整流的解析表达式。此外，它表明，整流的方向和质量可以通过各种系统参数控制。此外，我们还比较了不同方向的DM场各向异性对热整流性能的影响。最后，我们研究了量子关联和量子热整流器的性能之间可能的相互作用。我们发现相干态的不对称性是量子热整流器性能的一个基本来源。
2021-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Rectification of heat currents across nonlinear quantum chains: A versatile approach beyond weak thermal contact
在量子热力学的新兴领域内，热传递和热整流的问题是理解和设计纳米尺度的热机或制冷机的基本成分。在这里，一个一致的和通用的方法与连续的自由度操作的介观器件开发有效的从低到强的系统水库耦合和整个温度范围内。它允许覆盖弱到中等的非线性，并适用于各种情况，包括存在的障碍和外部时间依赖领域。作为一个特殊的应用程序的相干一维链的非谐振子终止的热库进行了分析，特别侧重于整流。该方法的效率打开了一扇门，也相当长的链和延伸到更高的尺寸和几何形状。
2018-10-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermal rectification in mass-asymmetric one-dimensional anharmonic oscillator lattices with and without a ballistic spacer
本文系统分析一维分段质量梯度系统中结构参数对热整流和负微分热阻的影响，发现小系统尺寸下无弹道间隔层时器件性能显著增强。
2023-10-11 cond-mat.stat-mech
Nonlinearity enhanced interfacial thermal conductance and rectification
本文采用基于非平衡格林函数方法的量子自洽平均场（QSCMF）理论研究了原子结间的非线性界面热输运，所提出的QSCMF理论非常精确，与量子主方程的精确结果吻合得很好.通过QSCMF理论计算的有效温度依赖界面耦合，研究了界面的非线性。我们发现，非线性可以提供一个额外的通道，声子输运除了声子散射，通常阻止热传递。对于弱线性耦合界面，非线性会增强界面热输运;随着非线性的增加或温度的升高，热导率呈现非单调行为。界面非线性也会引起热整流，这取决于两个引线的失配以及界面线性耦合。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Self-sustained Molecular Rectification without External Driving or Information
Zhongshan Shiruan Software Technology Co., Ltd.（中山诗润软件科技有限公司）
本研究展示了一种无需外部能量或信息的分子整流机制，通过离子诱导的界面不对称性实现热波动的定向转化。
2026-03-02 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of hybrid quantum rotor devices
本文研究由两个量子比特与量子转子组成的混合器件热力学，利用碰撞模型发现其可作为热机、制冷机、加速器或热整流器，并提出角动量整流概念以控制功提取。
2024-02-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Environment dependent vibrational heat transport in molecular Junctions : Rectification, quantum effects, vibrational mismatch
本文利用量子自洽储库模型研究分子结振动热输运，揭示欧姆、亚欧姆和超欧姆热环境及振动失配对热整流和热流的影响。
2021-06-16 cond-mat.stat-mech
Rectification of heat current in Corbino geometry
该研究解析证明了环形Corbino盘的弹道热整流效应，推导了热整流效率的表达式，发现提升温度比与半径比可实现完美整流，引入势垒可大幅提升效率且参数可调反转热二极管效应，为纳米热流操控提供新途径。
2023-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Heat transport and rectification via quantum statistical and coherence asymmetries
最近在纳米尺度上的实验证实，热整流器，电子二极管的热等效物，可以在量子机制中工作。我们提出了一个彻底的调查不同的粒子交换统计，相干性和集体相互作用的量子热输运整流器两端结的效果。使用碰撞模型的方法来描述开放系统的动力学，我们得到的非线性热流的一般表达式，从根本上偏离的朗道公式，每当量子统计或相干不对称存在于浴粒子。在此基础上，我们表明，热整流是可能的，即使与对称的介质浴耦合，如果两个浴不同的量子统计或相干。此外，相关的热导在低温下呈指数消失，如库仑阻塞效应。然而，在高温下，它获得取决于量子统计的幂律行为。我们的研究结果对于混合开放量子系统或固态热电路的热管理具有重要意义。
2022-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Comment on "Fundamental limit of phonon Tesla valve for heat rectification from first principles"
McGill University（麦吉尔大学）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本文指出，在固定背景线性化声子玻尔兹曼输运方程中，被动两端储热器问题的正向和反向电阻必然相等，方向依赖响应需与两端热整流区分。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Driven anisotropic diffusion at boundaries: noise rectification and particle sorting
我们研究了布朗粒子在非平衡条件下在平坦表面附近的扩散动力学，所述非平衡条件是由具有不同温度的各向异性热环境沿着不同的空间方向活跃而产生的。通过提出这个问题的确切的时间依赖的解决方案的福克-普朗克方程，我们表明，各向异性扩散和硬核之间的相互作用与平面壁矫正的热波动，并诱导定向粒子运输平行于表面，没有任何确定性的力被施加在该方向。基于目前的显微操作技术，我们提出了一个具体的实验装置来观察这种新的噪声诱导的运输机制。我们还表明，它是敏感的颗粒特性，这样，这种设置可以用于分选不同尺寸的颗粒。
2017-07-12 cond-mat.stat-mech
Approaching the perfect diode limit through a nonlinear interface
本文研究两端接朗之万热浴的两段粒子链系统，通过调节界面幂律耦合势的指数探究热整流效应，发现低温下最大整流效果趋近无限深方势阱的理想二极管极限。
2023-08-17 cond-mat.stat-mech
Experimental rectification of entropy production by a Maxwell's Demon in a quantum system
麦克斯韦的恶魔探索信息在物理过程中的作用。利用微观自由度的信息，这种“智能观察者”能够补偿熵的产生（或提取功），显然挑战了热力学第二定律。从现代的观点来看，它被视为一种反馈控制机制，并且热力学的极限被重新铸造，包括信息到能量的转换。我们推导出一个权衡关系的信息理论量授权设计一个有效的麦克斯韦恶魔在量子系统。这个恶魔在实验上被实现为一个自旋1/2量子存储器，它可以获取信息，并通过自然的相互作用来控制另一个自旋1/2系统的动力学。噪声和缺陷，在这个协议进行了调查，其有效性的评估。这一认识提供了实验证据，证明非平衡动力学的不可逆性可以通过评估微观信息和在量子尺度上应用前馈策略来减轻。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermal transport across metal-insulator interface via electron-phonon interaction
金属-绝缘体界面的热输运可以用电子-声子相互作用来表征，如果界面处的声子-声子耦合很弱，则电子引线耦合到声子引线。我们用非平衡格林函数方法研究了电子部分和声子部分之间的热导和整流流动。结果表明，热导率随平均温度或金属部分和绝缘体部分中声子引线之间的耦合强度的变化具有非单调性。金属-绝缘体界面表现出明显的热整流效应，这种效应可以随着平均温度或电子-声子耦合的变化而逆转。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A Concept of Linear Thermal Circulator Based on Coriolis forces
我们表明，在一个旋转的线性晶格中的科里奥利力的存在下施加的声子热载体的非互易传播。利用这种效应，我们提出了科里奥利线性热循环器的概念，它可以控制热流的循环。一个简单的模型，三个耦合谐波质量的旋转平台上，使我们能够证明巨大的循环整流效应的适度值的角速度的平台。
2014-12-18 cond-mat.stat-mech
Non-linear transport in an out-of-equilibrium single-site Bose Hubbard model: scaling, rectification and time dynamics
最近的实验表明，在不同温度下耦合到两个库的单格点Bose-哈伯德模型是最基本的相互作用哈密顿-库系统之一。利用Born-Markov近似下的Redfield方程，我们计算了非平衡态的平均粒子数、能量和电流，包括时间动力学和稳态，并分析了其对各种可调参数的依赖性。我们在高温状态下发现了有趣的标度律，这些标度律与浴光谱函数的选择无关。我们还表明，该系统显示出非常有趣的粒子和能量电流整流性能，可以通过控制相互作用和温度的相对强度，以及通过系统浴耦合的不对称程度。具体来说，我们发现反转的热整流方向的相互作用强度和温度的相对强度的函数。在低温和高相互作用强度的限制下，我们的结果与非平衡自旋玻色子模型一致。我们的结果不仅与混合量子系统有关，而且在其他领域，如分子结。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
