Стохастичні броунівські мотори з малими флуктуаціями потенціальної енергії
We suggest a new approach to description of driven diffusive systems in which fluctuations of nano-particle potential energy, being a source of directed motion, are considered as small. The base of the approach is the method of the Green’s functions, which allow writing analytical expressions for th...
Gespeichert in:
| Datum: | 2017 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/433 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| id |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-433 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2022-06-29T10:14:34Z |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
броунівські мотори дифузійний транспорт малі стохастичні флуктуації потенціальної енергії високотемпературне наближення |
| spellingShingle |
броунівські мотори дифузійний транспорт малі стохастичні флуктуації потенціальної енергії високотемпературне наближення Vysotskaya, U. A. Shapochkina, I. V. Korochkova, T. Ye. Rozenbaum, V. M. Стохастичні броунівські мотори з малими флуктуаціями потенціальної енергії |
| topic_facet |
Brownian motors diffusive transport small stochastic fluctuations of potential energy high-temperature approximation броунівські мотори дифузійний транспорт малі стохастичні флуктуації потенціальної енергії високотемпературне наближення броуновские моторы диффузионный транспорт малые стохастические флуктуации потенциальной энергии высокотемпературное приближение |
| format |
Article |
| author |
Vysotskaya, U. A. Shapochkina, I. V. Korochkova, T. Ye. Rozenbaum, V. M. |
| author_facet |
Vysotskaya, U. A. Shapochkina, I. V. Korochkova, T. Ye. Rozenbaum, V. M. |
| author_sort |
Vysotskaya, U. A. |
| title |
Стохастичні броунівські мотори з малими флуктуаціями потенціальної енергії |
| title_short |
Стохастичні броунівські мотори з малими флуктуаціями потенціальної енергії |
| title_full |
Стохастичні броунівські мотори з малими флуктуаціями потенціальної енергії |
| title_fullStr |
Стохастичні броунівські мотори з малими флуктуаціями потенціальної енергії |
| title_full_unstemmed |
Стохастичні броунівські мотори з малими флуктуаціями потенціальної енергії |
| title_sort |
стохастичні броунівські мотори з малими флуктуаціями потенціальної енергії |
| title_alt |
Stochastic Brownian motors with small potential energy fluctuations Стохастические броуновские моторы с малыми флуктуациями потенциальной энергии |
| description |
We suggest a new approach to description of driven diffusive systems in which fluctuations of nano-particle potential energy, being a source of directed motion, are considered as small. The base of the approach is the method of the Green’s functions, which allow writing analytical expressions for the sought-for average nano-particle velocity. These expressions are essentially simplified under the assumption of high temperatures. Within this high-temperature approximation, we consider a system (Brownian motor) with small harmonic oscillations of the particle potential energy of a saw-tooth shape. The obtained representation for the average motor velocity is the product of two functions. One of them depends on the fluctuation frequency and the other includes geometrical parameters of the system (that is of the steady and perturbing potential profiles). It is shown that the frequency dependence of the average velocity is a nonmonotonic function with the maximum position determining by the inverse characteristic diffusion time. In its turn, the average motor velocity as a function of the asymmetry parameter of the nonfluctuating component of the potential profile and the phase shift of the fluctuating one is sign-changing. This result means that there exists a possibility to govern the direction of the motor motion by the phase shift of harmonic oscillations relative to a fixed saw-tooth potential component. The intervals of both the phase shift and the asymmetry parameter values, in which the particle can move to the right or to the left, are diagrammed. The regularities obtained are of great importance to choose the values of parameters which provide effective regimes of Brownian motors operation. |
| publisher |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2017 |
| url |
https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/433 |
| work_keys_str_mv |
AT vysotskayaua stochasticbrownianmotorswithsmallpotentialenergyfluctuations AT shapochkinaiv stochasticbrownianmotorswithsmallpotentialenergyfluctuations AT korochkovatye stochasticbrownianmotorswithsmallpotentialenergyfluctuations AT rozenbaumvm stochasticbrownianmotorswithsmallpotentialenergyfluctuations AT vysotskayaua stohastičeskiebrounovskiemotorysmalymifluktuaciâmipotencialʹnojénergii AT shapochkinaiv stohastičeskiebrounovskiemotorysmalymifluktuaciâmipotencialʹnojénergii AT korochkovatye stohastičeskiebrounovskiemotorysmalymifluktuaciâmipotencialʹnojénergii AT rozenbaumvm stohastičeskiebrounovskiemotorysmalymifluktuaciâmipotencialʹnojénergii AT vysotskayaua stohastičníbrounívsʹkímotorizmalimifluktuacíâmipotencíalʹnoíenergíí AT shapochkinaiv stohastičníbrounívsʹkímotorizmalimifluktuacíâmipotencíalʹnoíenergíí AT korochkovatye stohastičníbrounívsʹkímotorizmalimifluktuacíâmipotencíalʹnoíenergíí AT rozenbaumvm stohastičníbrounívsʹkímotorizmalimifluktuacíâmipotencíalʹnoíenergíí |
| first_indexed |
2025-09-24T17:45:22Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:45:22Z |
| _version_ |
1849658203230437376 |
| spelling |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4332022-06-29T10:14:34Z Stochastic Brownian motors with small potential energy fluctuations Стохастические броуновские моторы с малыми флуктуациями потенциальной энергии Стохастичні броунівські мотори з малими флуктуаціями потенціальної енергії Vysotskaya, U. A. Shapochkina, I. V. Korochkova, T. Ye. Rozenbaum, V. M. Brownian motors diffusive transport small stochastic fluctuations of potential energy high-temperature approximation броунівські мотори дифузійний транспорт малі стохастичні флуктуації потенціальної енергії високотемпературне наближення броуновские моторы диффузионный транспорт малые стохастические флуктуации потенциальной энергии высокотемпературное приближение We suggest a new approach to description of driven diffusive systems in which fluctuations of nano-particle potential energy, being a source of directed motion, are considered as small. The base of the approach is the method of the Green’s functions, which allow writing analytical expressions for the sought-for average nano-particle velocity. These expressions are essentially simplified under the assumption of high temperatures. Within this high-temperature approximation, we consider a system (Brownian motor) with small harmonic oscillations of the particle potential energy of a saw-tooth shape. The obtained representation for the average motor velocity is the product of two functions. One of them depends on the fluctuation frequency and the other includes geometrical parameters of the system (that is of the steady and perturbing potential profiles). It is shown that the frequency dependence of the average velocity is a nonmonotonic function with the maximum position determining by the inverse characteristic diffusion time. In its turn, the average motor velocity as a function of the asymmetry parameter of the nonfluctuating component of the potential profile and the phase shift of the fluctuating one is sign-changing. This result means that there exists a possibility to govern the direction of the motor motion by the phase shift of harmonic oscillations relative to a fixed saw-tooth potential component. The intervals of both the phase shift and the asymmetry parameter values, in which the particle can move to the right or to the left, are diagrammed. The regularities obtained are of great importance to choose the values of parameters which provide effective regimes of Brownian motors operation. В приближении малых флуктуаций потенциальной энергии получено общее аналитическое выражение для скорости броуновского мотора со стохастическими флуктуациями потенциальной энергии, которое конкретизировано для случая высоких температур. Рассчитана средняя скорость мотора с пилообразным стационарным потенциалом, претерпевающим флуктуации, гармонически зависящие от координаты. Показано, что средняя скорость мультипликативна по параметрам модели: она представляет собой произведение функций, зависящих от частоты флуктуаций и геометрических параметров потенциальных профилей. Продемонстрирована возможность управления направлением движения мотора путем варьирования фазового сдвига гармонических флуктуаций относительно пилообразного потенциала. У наближенні малих флуктуацій потенціальної енергії отримано загальний аналітичний вираз для швидкості броунівського мотора зі стохастичними флуктуаціями потенціальної енергії, який конкретизовано для випадку високих температур. Розраховано середню швидкість мотора з пилкоподібним стаціонарним потенціалом, що зазнає флуктуації з гармонійною залежністю від координати. Показано, що середня швидкість мультипликативна за параметрами моделі: вона являє собою добуток функцій, що залежать від частоти флуктуацій і геометричних параметрів потенціальних профілів. Продемонстровано можливість керування напрямком руху мотора шляхом варіювання фазового зсуву гармонійних флуктуацій щодо пилоподібного потенціалу. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2017-09-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/433 10.15407/hftp08.03.299 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 8 No. 3 (2017): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 299-309 Химия, физика и технология поверхности; Том 8 № 3 (2017): Химия, физика и технология поверхности; 299-309 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 8 № 3 (2017): Хімія, фізика та технологія поверхні; 299-309 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp08.03 ru https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/433/432 Copyright (c) 2017 U. A. Vysotskaya, I. V. Shapochkina, T. Ye. Korochkova, V. M. Rozenbaum |