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
Absolute negative mobility in evolution
研究了一类具有时间波动适应度景观适应度景观的种群遗传模型。我们的数值计算表明,一个反直觉的行为发生在系统的演化速度下降的选择压力从零增加。这种现象可以通过与颗粒流中的绝对负迁移率类比来理解。并对演化方向作了唯象解释。
2020-01-17 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Comment on 'Absolute negative mobility in a one-dimensional overdamped system'
最近Ru-Yin Chen等人(Phys. Lett. A 379(2015)2169-2173)给出了关于一维过阻尼系统中的绝对负迁移率(ANM)的结果,并声称提出了ANM的新的极小模型。我们认为作者在计算中引入了一个错误。然后我们对相应的朗之万方程进行了精确的数值模拟,结果表明在所考虑的系统中没有发生ANM现象。
2016-02-19 cond-mat.stat-mech
Absolute negative mobility of an active tracer in a crowded environment
本文通过微观理论揭示活性示踪粒子在拥挤晶格环境中出现绝对负迁移率的机制,解析计算其速度并确定参数条件,同时阐明其与负微分迁移率的关系。
2022-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Driven tracer with absolute negative mobility
负迁移率是指系统对扰动的响应与人们的期望相反,在许多非平衡态系统中,负迁移率的非线性已经得到了理论和实验的研究。在这项工作中,我们表明,绝对负迁移率(ANM),即电流产生的方向相反的驱动器,可以发生周围的平衡态。这是证明了一个简单的一维晶格模型与驱动示踪剂。我们推导出分析预测的线性响应制度,并通过研究高密度极限阐明机制导致ANM。我们还数值研究了一个模型的硬布朗磁盘在一个狭窄的平面通道,格子模型可以被看作是一个玩具模型。我们发现,该模型具有负微分迁移率(NDM),但没有ANM。
2018-01-04 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 fluctuations drive inertia-free absolute negative mobility in soft and living matter
University of Silesia(西里西亚大学);University of Augsburg(奥格斯堡大学);Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems(马克斯·普朗克复杂系统物理研究所)
研究发现一维耗散系统中可通过主动波动实现绝对负移动性,为生物细胞传输行为和微观分离策略提供新思路。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dimer motion on a periodic substrate: Spontaneous symmetry breaking and absolute negative mobility
我们考虑两个耦合粒子沿周期性衬底势运动,惯性效应可以忽略不计(过阻尼极限)。即使当颗粒是相同的和基板空间对称的,适当的振幅和频率的正弦外部驱动可以导致自发对称性破缺的形式的二聚体的永久定向运动。热噪声恢复遍历性,从而零净速度,但需要任意快的扩散足够弱的噪声的二聚体。此外,在施加静态偏置力时,二聚体表现出与该力相反的运动(绝对负迁移率)。所有这些效应的关键要求是两个粒子的非凸相互作用势。
2012-07-03 cond-mat.stat-mech
Giant negative mobility of inertial particles caused by the periodic potential in steady laminar flows
数值研究了在常外力和周期势作用下,惯性粒子在二维定常层流中的平流输运。在特定的参数范围内,该系统表现出绝对负迁移率,这意味着粒子可以在与恒力相反的方向上移动。结果表明,周期势的分布对非线性响应区域起着重要的作用。通过施加适当的周期性势,可以显著地增强绝对负迁移率,并且这种现象的参数范围变大,负迁移率的幅度也变得非常大(巨负迁移率)。此外,在适当的周期势存在下,也观察到巨大的正迁移率。
2018-10-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear response of inertial tracers in steady laminar flows: differential and absolute negative mobility
本文研究了在热噪声和外力作用下,二维不可压缩层流中惯性示踪剂的迁移率和扩散系数。我们表明,广泛的数值模拟,示踪剂的力-速度关系,在非线性制度,显示复杂和丰富的行为,包括负微分和绝对流动性。这些效应依赖于惯性和作用力之间的微妙耦合,这会导致示踪剂以与作用力相反的速度持续存在于相空间的特定区域。在非平衡响应理论的框架中重新审视这种耦合的相关性,将广义爱因斯坦关系应用于我们的系统。本文还讨论了实验观测这些结果的可能性。
2016-10-04 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Absolute negative mobility induced by white Poissonian noise
研究了在对称周期势场中运动的惯性布朗粒子在对称无偏时间周期外力和有偏泊松白散粒噪声(平均F非零)作用下的输运性质.通过改变散粒白噪声的参数,可以方便地控制输运方向和整体非线性响应行为。在定制的参数制度,我们发现,该响应是相反的,这样的白散粒噪声的应用的平均偏差F。因此,这种非常的传输特性模拟了非线性绝对负迁移率(ANM)状态。此外,这种白散粒噪声驱动的ANM相对于散粒噪声尖峰的统计是鲁棒的。我们的研究结果可以检查和证实实验使用的设置,由一个单一的反向和电容分流的约瑟夫森结设备。
2013-01-30 cond-mat.stat-mech
Temperature induced tunable particle separation
需要一种有效的方法来分离亚微米尺寸的颗粒,以分离癌症和健康细胞或用于帕金森病和阿尔茨海默病的治疗。然而,由于生物颗粒跨越包括几个数量级的大尺寸范围,因此开发适当的分离方法是一项具有挑战性的任务。我们考虑一组不同大小的无相互作用的布朗粒子在对称周期势场中运动,并受到外部无偏谐波驱动和恒定偏压的作用。我们揭示了一个非直观的,但有效的,分离机制的基础上的热波动引起的负迁移率现象,其中一个给定的大小的粒子在相反的方向上移动所施加的偏压。通过单独改变系统的温度,可以分离各种严格限定尺寸的颗粒。这种新的方法可能是发展即时护理芯片实验室设备的重要一步。
2019-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous mobility of a driven active particle in a steady laminar flow
我们研究,通过广泛的数值模拟,力-速度曲线的活性颗粒平流的稳定层流,在非线性响应制度。我们的模型的活性粒子依赖于色噪声项,模仿其持续运动的时间尺度$τ_A$。我们发现,活性粒子动力学表现出非平凡的影响,如负微分和绝对迁移率(NDM和ANM,分别)。我们探索空间的模型参数和比较所观察到的行为与被动粒子($τ_A=0$)平流由相同的层流。我们的研究结果表明,NDM和ANM的现象是相当强大的考虑噪声的细节:特别是有限的$τ_A$一个更复杂的力-速度关系,可以观察到。
2018-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interaction-induced negative mobility: realization in a system of two coupled Josephson junctions
一个过阻尼动力系统,偏置的外部恒定的力量,不表现出负的迁移率。然而,当系统与其副本耦合时,可能会出现负迁移。我们展示了它的实验实现系统的两个耦合的反向分流约瑟夫森结的例子。第一结由恒定电流直流偏置,由无偏置谐波电流交流驱动。在所提出的设置中,可以通过仅操纵第一结来控制第二结的输运性质。我们证明,第二结可以表现出绝对负电阻(ANR)接近零偏置和负电阻的非线性制度(NNR)。这些反常的输运特征发生在耦合常数的受限窗口。
2010-10-02 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Brownian Motion in a Speckle Light Field: Tunable Anomalous Diffusion and Deterministic Optical Manipulation
粒子在随机势中的运动发生在几种自然现象中,从生物细胞内细胞器的移动到星系内恒星的扩散。在随机光学势中运动的布朗粒子与散斑有关,即,由随机介质对相干光的散射产生的复杂干涉图案,为研究这种现象提供了理想的介观模型系统。在这里,我们推导出一个理论的布朗粒子在斑点的运动,特别是,我们确定其普遍的特征时间尺度杠杆上的散斑的普遍性质。这种理论上的洞察力使我们能够确定几个有趣的未探索的现象和应用。作为前者的一个例子,我们显示了从亚扩散到超扩散连续调谐反常扩散的可能性。作为后者的一个例子,我们展示了利用散斑记忆效应来执行一些基本的确定性光学操纵任务的可能性,例如通过采用随机散斑来进行引导和分类,这可能会通过提供简单且具有成本效益的技术来拓宽现实生活中应用的光学操纵的前景。
2013-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.optics
Negative Mobility induced by Colored Thermal Fluctuations
数值研究了非马尔可夫热布朗粒子动力学在时间周期对称驱动和常偏置驱动下的空间周期对称系统中的反常输运。布朗动力学模型由广义朗之万方程与指数相关的高斯热噪声,服从波动耗散定理。我们研究了热涨落的非零关联时间对零偏压附近的绝对负(线性)迁移率(ANM)、负值非线性迁移率(NNM)和偏离平衡态的负微分迁移率(NDM)的作用。我们发现,非零的热相关时间可以增强或也减少ANM的值。此外,有限的热噪声相关性可以诱导NDM和NNM的参数空间的区域,这种ANM和NNM行为是明显缺乏限制白热噪声。在部分参数空间,我们发现一个复杂的结构的区域的线性和非线性负流动性:岛屿和舌头的出现和消失的参数操作。虽然某些这样的反常输运机制随着温度的升高而逐渐消失,但有趣的是,某些特定区域仍然相当强大。在具有异常迁移率的这些制度之外,AC/DC驱动的传输是正常的,或者驱动的布朗粒子根本不被传输。
2009-09-10 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Fractonic solids
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学理论物理研究所);Dutch Institute for Emergent Phenomena(荷兰涌现现象研究所);Institute for Advanced Study, University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学高等研究院)
本文提出了一种新的对称原理,限制了分数子相对于物理固体的运动,从而构建了分数固态,这种固态具有规范不变的动量密度,兼容速度对称性,并能与引力一致耦合。
2026-05-21 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Vortex density waves and negative absolute resistance in patterned superconductors
本文从理论上研究了具有障碍物阵列的超导薄膜中涡旋的动力学相。通过一系列的分子动力学模拟和解析计算,我们证明了在很宽的参数范围内存在类似孤子的涡旋密度波。这些波是由自组装相分离过程引起的强烈非线性密度波动的运动涡旋物质超过一定的临界驱动电流。在高涡流浓度下,波以近似与电流无关的速度移动,导致电压-电流特性中的宽平台。在更强的驱动下,涡流系统进入完全堵塞(零电压)阶段。通过结合交流和直流驱动,涡旋密度波和堵塞相位之间的相互作用导致观察到的负绝对迁移率的涡旋,这诱导超导膜进入负电阻状态。
2011-07-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Anomalous transport of a classical wave-particle entity in a tilted potential
一个经典的波粒实体的形式毫米步行液滴可以出现在自由表面上的垂直振动的液体浴。这样的波粒实体已经被证明表现出量子系统的流体动力学类似物。使用一个理想化的理论模型,这个波粒实体在倾斜的潜力,我们探讨其输运行为。控制波粒实体动力学的积分-微分运动方程转化为驱动粒子速度的类洛伦兹常微分方程(ODE)系统。观察到了几种反常的输运机制,如绝对负迁移率(ANM)、微分负迁移率(DNM)和与力无关迁移率相对应的锁定区。这些观察激励实验中的流体动力学行走液滴系统的实验实现的异常传输现象。
2021-10-25 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn