Spatially resolved atomic-scale friction: Theory and Simulation
利用Green-Kubo关系和经典的分子动力学模拟，分析了小探针粒子在原子尺度表面上滑动时所受到的摩擦力.我们发现，在原子尺度上，摩擦张量可以急剧变化的位置和滑动方向的函数。格林-久保关系产生这种位置和方向的依赖性，从平衡模拟的时间依赖的协方差的力作用在探头上。我们发现，出乎意料的是，位置和方向的依赖性的能量耗散有关的（简单得多）静力协方差，特别是在极限的探针只有轻微扰动的表面粒子。相比之下，探测器所经历的（自由）能量景观通常不是局部耗散的良好指标。我们还讨论了利用局部和方向解决摩擦张量的优化策略。这使我们能够找到最佳的滑动路径和速度协议，例如，最小化给定时间内表面上两点之间的能量耗散。
2020-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Motion in a rocked ratchet with spatially periodic friction
本文详细研究了在周期势场中运动的布朗粒子在绝热周期驱动下的输运和能量学。粒子被认为是在一个周期性的空间相关的摩擦与相同的周期性的潜力，但有一个相位滞后的介质中移动。我们得到了几个结果，其中大部分是由于介质是不均匀的，是敏感的相位滞后。当潜在的是对称的，我们表明，能量转换的效率可以最大化作为噪声强度或温度的函数。然而，在不对称势的情况下，温度可能会或可能不会促进能量转换，但电流反转可以作为温度和周期性驱动的幅度的函数获得。电流的重入行为也可以看作是相位滞后的函数。
2000-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Friction on layered media: How deep do phonons reach?
本研究通过粘弹性理论分析涂层表面上小探针的摩擦阻尼，发现行进波和倏逝波以不同机制贡献摩擦，预测摩擦行为根本依赖于涂层厚度与材料性质。
2023-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thinning and thickening in active microrheology
当在多粒子系统中以固定速度拉动探针粒子时，探针的有效摩擦力（定义为平均拉力除以其速度$γ_{eff}:=\langle F_{ex}\rangle/u$）首先保持恒定（线性响应），然后减小（变薄），最后增加（变厚）。我们提出了一个三时间尺度的图片（TTSP）统一变薄和增厚的行为。TTSP的要点是，有三个不同的时间尺度浴粒子：扩散，阻尼，和单探针浴（P-B）的碰撞;占主导地位的时间尺度，这是由牵引速度控制，确定的行为探针的摩擦。我们通过Langevin动力学模拟证实了TTSP。微观上，我们发现，在计算有效摩擦力时，液滴速度的麦克斯韦分布在低雷诺数（Re）时有效，但在高Re时无效。可以根据在$T=0$极限下获得的增稠的微观机理来理解。基于TTSP，我们解释了一些早期文献中不同的减薄和增厚观测。
2015-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective drifts in vibrated granular packings: the interplay of friction and structure
我们模拟了水平周期性边界条件下，垂直振动的致密颗粒填料。当水平对称性被无序或填充缺陷破坏时，整个介质的协调平移运动出现，并且振动足够弱以保持结构。我们认为，这种漂移起源于结构对称性破缺和摩擦力之间的相互作用，由振动板。一个非线性棘轮模型与粘滑再现了许多方面的现象。这里讨论的集体运动的基础最近观察到的现象与振动流化颗粒材料，如持续旋转和异常扩散。
2022-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Time series analysis of friction force at self-affine mode of ice surface softening
在粘弹性介质近似的流变模型下，研究了冰在摩擦过程中软化的自仿射模式。研究了由表面类液体层的形成决定的冰摩擦的不同模式。对摩擦力时间序列进行了分析，即傅立叶分析、自相关函数和差分自相关函数的构造。检测结晶冰以及稳定冰和亚稳软化的混合物的模式的光谱功率法。证明了摩擦力时间序列的自相似性和非周期性。
2021-12-18 cond-mat.stat-mech
The modified Langevin description for probes in a nonlinear medium
当探针的运动强烈干扰溶剂或浴的热平衡时，后者的非线性响应必须进入探针的有效演化方程。我们推导出诱导的随机动力学使用二阶响应周围的浴热平衡。我们讨论的性质的演化方程中的新的长期不再是纯粹的耗散，和外观的一个新的时间尺度的探头有关的动态活动的变化浴。所得到的非线性广义朗之万方程的一个主要应用是在粘弹性介质中的胶体运动的研究。
2016-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Isothermal Langevin dynamics in systems with power-law spatially-dependent friction
本文研究了布朗粒子在一维非均匀介质中的动力学行为，其扩散系数为$D(x)\sim |x|^c$形式。粒子的概率分布函数（PDF）计算解析，通过求解菲克扩散方程，并从欠阻尼朗之万方程的数值模拟。在很大程度上，通过两种方法计算的PDF产生相同的结果，对应于$c<0$的亚扩散和$0<c<1$的超扩散。对于$c>1$，扩散方程预测粒子加速。在这里，我们表明，这种现象，以前考虑在几个作品作为一个说明可能的空间依赖性热噪声的戏剧性影响，是非物理的。我们认为，在等温介质中，运动不能超过弹道极限（$\left\langle x^2\right\rangle \sim t^2$）。当摩擦系数在离原点很远的距离处下降得足够快时，就会达到弹道极限，并且朗之万方程正确地捕捉到了这一点。
2016-06-28 cond-mat.stat-mech
Noncontact friction: Role of phonon damping and its nonuniversality
虽然获得理论预测的耗散在滑动运动是一项艰巨的任务，一个政权，允许分析结果是所谓的非接触制度，其中探针是弱相互作用的表面上，它移动。研究这种制度的模型晶体，我们扩展以前获得的分析结果，并通过基于粒子的计算机模拟定量地确认它们。通过使用Green-Kubo关系，模拟中弱耦合的微妙区域是可能的。分析允许提取和比较已经发现导致耗散的两种典型机制：声子辐射，即使在纯弹性固体中也普遍存在，以及声子阻尼，例如，由晶体原子的粘性运动引起的。虽然声子辐射是占主导地位的大探针表面的距离，声子阻尼占主导地位的小距离。此外，声子辐射是成对加性现象，使得由于与表面的不同部分（区域）的相互作用而引起的耗散相加。这种加性标度的结果从一般的平均探针表面的力和摩擦之间的一对一的映射由于声子辐射，无论潜在的对相互作用的性质。相反，声子阻尼是强非加性的，不存在这样的一般关系。我们表明，在某些情况下，耗散甚至可以{ \it减少}与探针相互作用的表面积增加。上述属性，这是植根于表面波动的空间相关性，预计将有重要的后果时，解释实验测量，以及缩放系统的大小。
2021-11-30 cond-mat.mtrl-sci 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
Non-equilibrium work distribution for interacting colloidal particles under friction
实验研究了在周期性光场作用下，由外力作用于具有多个耦合自由度的介观系统（单分子层胶体）的非平衡功的分布.由于该系统模仿的时空动态的晶体表面上移动的波纹衬底，我们的研究结果显示了一般的非平衡工作分布的原子平面进行摩擦的属性。我们解决的几个参数的作用，可以影响的形状的工作分布，例如，用于本地探测系统的粒子数和时间间隔来测量的工作。我们发现，当调整控制参数诱导粒子从衬底脱钉，有一个突变的形状的工作分布。而在完全静态和滑动摩擦制度的工作分布是高斯，非高斯尾巴出现由于粒子动力学的时空异质性在这两个制度之间的过渡。
2015-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical and non-critical jamming of frictional grains
通过研究摩擦颗粒介质的振动特性随压力p和摩擦系数μ的变化关系，探讨了摩擦颗粒介质堵塞转变的本质。振动态的密度表现出从频率ω \gtrsim ω ^*（p，mu）处的平台到ω \lesssim ω ^*（p，mu）的线性增长的交叉。我们发现，ω ^* 与Δ z成正比，Δ z是相对于最小允许的均衡值，每个晶粒的多余接触数。对于零和无限大的摩擦，在堵塞阈值处的典型填料具有Δ z -> 0，然后表现出临界缩放。我们研究了这两种极限下软模的性质，发现弹性模量之比取决于离等静压的距离。
2006-10-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Rolling friction and bistability of rolling motion
本文研究了刚性圆柱在倾斜粘性平板上的横摇运动，导出了非线性横摇阻力$F_R(v)$。对于小速度，由于表面材料的变形率增加，$F_R(v)$随速度增加。对于较大的速度，由于滚动圆柱与变形表面之间的接触面积减小，它随速度而减小。此外，由于周围介质（空气），圆柱体受到粘性阻力和随机波动。对于这个系统，在很宽的参数范围内，我们观察到双稳态的滚动运动。根据材料参数的不同，增加噪音水平可能会导致增加或减少平均速度。
2005-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Non-reactive forces and pattern formation induced by a nonequilibrium medium
我们研究了多个探针与驱动胶体局部相互作用并被困在环形几何结构中的诱导相互作用。探针之间的有效二元力打破了作用力-反作用力原理，其作用范围随着驱动力的增加而减小。我们演示了如何在固定的非线性非平衡制度，这些相互作用诱导稳定的晶体状图案，其中探针是等距的，当探针-胶体相互作用是完全吸引力或完全排斥。
2017-11-14 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
