ТЕМПЕРАТУРНО-АНОМАЛЬНА ДИФУЗІЯ У ПОХИЛИХ ПРОСТОРОВО-ПЕРІОДИЧНИХ ПОТЕНЦІАЛАХ
Ключові слова:
дифузія, комп’ютерне моделювання, періодичні структури, рівняння Ланжевена, періодичні поля
Анотація
У роботі досліджена дифузія частинок у похилих просторово-периодичних потенціалах під дією зовнішніх сил у сисемах з низьким коефіцієнтом тертя. Показано, що у всіх недодемпфованих системах існує обмежена область температурно-аномальнї дифузії (ТАД). У цій області коефіцієнт диффузії зростає із зниженням температури. Визначені ширина та положення області ТАД в залежності від значення коефіцієнту тертя та параметрів системи. Знайдені аналітичні вирази для коефіцієнтів диффузії в межах низьких температур. Отримані залежності мають важливе значення для експериментального виявлення явища температурно-аномальної дифузії та подальшого його використання.Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
1. Costantini G. and Marchesoni F. Threshold diffusion in a tilted washboard potential // Europhys. Lett. – 1999. – Vol. 48. – P. 491.
2. Hänggi P., Marchesoni F. Artificial Brownian motors: Controlling transport on the nanoscale // Rev. Mod. Phys. – 2009. – Vol. 81. – P.337-442.
3. Risken H. The Fokker-Planck Equation and Methods of Solution and Applications. – Springer, 1989. – 472 p.
4. Lee S.-H., Grier D.G. Giant Colloidal Diffusivity on Corrugated Optical Vortices // Phys. Rev. Let. –2006. – Vol. 96. - P. 190601.
5. Tierno P., Reimann P., Johansen T.H., Sagu´es F. Giant transversal particle diffusion in a longitudinal magnetic ratchet // Phys. Rev. Let. – 2010. – Vol. 105. - P. 230602.
6. Eshuis P., van der Weele K., Lohse D., van der Meer D. Experimental Realization of a Rotational Ratchet in a Granular Gas // Phys. Rev. Let. – 2010. – Vol. 104. – P. 248001.
7. Pagliara S., Schwall C., Keyser U.F. Optimizing Diffusive Transport Through a Synthetic Membrane Channel // Advanc. Mat. – 2013. - Vol. 25. – P. 844.
8. Risken H., Vollmer H.D. Low friction nonlinear mobility for the diffusive motion in periodic potentials // Phys. Lett. - 1979. – Vol. 69A. – No.6. – P.387- 389.
9. Risken H., Vollmer H.D. Brownian Motion in Periodic Potentials; Nonlinear Response to an External Force // Z. Physik. - 1979. – Vol. B 33. – P.297.
10. Risken H., Vollmer H.D. Bistability Effects of the Brownian Motion in Periodic Potentials // Z. Physik.- 1980. – Vol. B 37. – P. 343-349.
11. Risken H., Vollmer H.D. Distribution Functions for the Brownian Motion of Particles in a Periodic Potential Driven by an External Force // Z. Physik. – 1979. – Vol. B34. – P. 313-322.
12. Risken H., Vollmer H.D. Nonlinear Response to an External Force // Z. Physik. – 1979. – Vol. B 35. – P. 177-184.
13. Jung P., Risken H., Eigenvalues for the Extremely Underdamped Brownian Motion in an Inclined Periodic Potential // Z. Physik. – 1984. – Vol. B 54. – P. 357-370.
14. Costantini G., Marchesoni F. Threshold diffusion in a tilted washboard potential // Europhys. Lett. – 1999. – Vol. 48. – P. 491-497.
15. Borromeo M., Costantini G., Marchesoni F. Critical Hysteresis in a Tilted Washboard Potential // Phys. Rev. Lett. – 1999. – Vol. 82. – P. 2820–2823.
16. Lindenberg K., Sancho J.M., Lacasta A.M., Sokolov I.M. Dispersionless Transport in a Washboard Potential // Phys. Rev. Lett. – 2007. – Vol. 98. – P. 020602.
17. Sancho J. M.,1 Lacasta A.M., Lindenberg K., Sokolov I.M., Romero A. H. Diffusion on a Solid Surface: Anomalous is Normal // Phys. Rev. Lett. – 2004. – Vol. 92. – P. 250601.
18. Khoury M., Gleeson J. P., Sancho J. M., Lacasta A. M., Lindenberg K. Diffusion coefficient in periodic and random potentials // Phys. Rev. – 2009. – Vol. E 80. – P. 021123.
19. Lindenberg K, Lacasta A.M., Sancho J.M., Romero A.H. Transport and diffusion on crystalline surfaces under external forces // New Jour. of Phys. – 2005. – Vol. 7. – P. 29.
20. Marchenko I.G., Marchenko I.I. Diffusion in the systems with low dissipation: Exponential growth with temperature drop // Europhisics Letters. – 2012. – Vol. 100. – P. 5005.
21. Marchenko I.G., Marchenko I.I., Zhiglo A.V. Temperature-abnormal diffusivity in underdamped space-periodic systems driven by external time-periodic force, http://arxiv.org/abs/1701.01424.- 2017.
22. Marchenko I.G., Marchenko I.I., Zhiglo A.V. Particle transport in space-periodic potentials in underdamped systems // Europ. Phys. Jour. – 2014. – Vol. B87. – P. 10.
23. Lindner B., Sokolov I.M. Giant diffusion of underdamped particles in a biased periodic potential // Phys. Rev. – 2016. – Vol. E93. – P. 042106.
24. Reimann, P., Van den Broeck C., Linke H., Hänggi P., Rubí J. M., Pérez-Madrid A. Diffusion in tilted periodic potentials: Enhancement, universality, and scaling // Phys. Rev. – 2002. – Vol. E65. – P. 031104.
25. Kuznetsov D.F. Stohasticheskie differencial'nye uravnenija: teorija i praktika chislennogo reshenija [Stochastic differential equations: theory and practice of numerical solution]. – SPb: Sankt-Peterburg, Iz-vo Politeh. un-ta, 2007. – 800p. (in Russian)
26. Lindner B., Nicola E.M. Critical Asymmetry for Giant Diffusion of Active Brownian Particles // Phys. Rev. Let. – 2008. – Vol. 101. – P. 190603.
27. van den Broeck C. Taylor dispersion revisited // Physica. – 1990. – Vol. A168. – P. 677-696.
28. Hänggi P., Talkner P., Borkovec M. Reaction-rate theory: fifty years after Kramers // Rev. Mod. Phys. – 1990. – Vol. 62. – P. 251–341.
2. Hänggi P., Marchesoni F. Artificial Brownian motors: Controlling transport on the nanoscale // Rev. Mod. Phys. – 2009. – Vol. 81. – P.337-442.
3. Risken H. The Fokker-Planck Equation and Methods of Solution and Applications. – Springer, 1989. – 472 p.
4. Lee S.-H., Grier D.G. Giant Colloidal Diffusivity on Corrugated Optical Vortices // Phys. Rev. Let. –2006. – Vol. 96. - P. 190601.
5. Tierno P., Reimann P., Johansen T.H., Sagu´es F. Giant transversal particle diffusion in a longitudinal magnetic ratchet // Phys. Rev. Let. – 2010. – Vol. 105. - P. 230602.
6. Eshuis P., van der Weele K., Lohse D., van der Meer D. Experimental Realization of a Rotational Ratchet in a Granular Gas // Phys. Rev. Let. – 2010. – Vol. 104. – P. 248001.
7. Pagliara S., Schwall C., Keyser U.F. Optimizing Diffusive Transport Through a Synthetic Membrane Channel // Advanc. Mat. – 2013. - Vol. 25. – P. 844.
8. Risken H., Vollmer H.D. Low friction nonlinear mobility for the diffusive motion in periodic potentials // Phys. Lett. - 1979. – Vol. 69A. – No.6. – P.387- 389.
9. Risken H., Vollmer H.D. Brownian Motion in Periodic Potentials; Nonlinear Response to an External Force // Z. Physik. - 1979. – Vol. B 33. – P.297.
10. Risken H., Vollmer H.D. Bistability Effects of the Brownian Motion in Periodic Potentials // Z. Physik.- 1980. – Vol. B 37. – P. 343-349.
11. Risken H., Vollmer H.D. Distribution Functions for the Brownian Motion of Particles in a Periodic Potential Driven by an External Force // Z. Physik. – 1979. – Vol. B34. – P. 313-322.
12. Risken H., Vollmer H.D. Nonlinear Response to an External Force // Z. Physik. – 1979. – Vol. B 35. – P. 177-184.
13. Jung P., Risken H., Eigenvalues for the Extremely Underdamped Brownian Motion in an Inclined Periodic Potential // Z. Physik. – 1984. – Vol. B 54. – P. 357-370.
14. Costantini G., Marchesoni F. Threshold diffusion in a tilted washboard potential // Europhys. Lett. – 1999. – Vol. 48. – P. 491-497.
15. Borromeo M., Costantini G., Marchesoni F. Critical Hysteresis in a Tilted Washboard Potential // Phys. Rev. Lett. – 1999. – Vol. 82. – P. 2820–2823.
16. Lindenberg K., Sancho J.M., Lacasta A.M., Sokolov I.M. Dispersionless Transport in a Washboard Potential // Phys. Rev. Lett. – 2007. – Vol. 98. – P. 020602.
17. Sancho J. M.,1 Lacasta A.M., Lindenberg K., Sokolov I.M., Romero A. H. Diffusion on a Solid Surface: Anomalous is Normal // Phys. Rev. Lett. – 2004. – Vol. 92. – P. 250601.
18. Khoury M., Gleeson J. P., Sancho J. M., Lacasta A. M., Lindenberg K. Diffusion coefficient in periodic and random potentials // Phys. Rev. – 2009. – Vol. E 80. – P. 021123.
19. Lindenberg K, Lacasta A.M., Sancho J.M., Romero A.H. Transport and diffusion on crystalline surfaces under external forces // New Jour. of Phys. – 2005. – Vol. 7. – P. 29.
20. Marchenko I.G., Marchenko I.I. Diffusion in the systems with low dissipation: Exponential growth with temperature drop // Europhisics Letters. – 2012. – Vol. 100. – P. 5005.
21. Marchenko I.G., Marchenko I.I., Zhiglo A.V. Temperature-abnormal diffusivity in underdamped space-periodic systems driven by external time-periodic force, http://arxiv.org/abs/1701.01424.- 2017.
22. Marchenko I.G., Marchenko I.I., Zhiglo A.V. Particle transport in space-periodic potentials in underdamped systems // Europ. Phys. Jour. – 2014. – Vol. B87. – P. 10.
23. Lindner B., Sokolov I.M. Giant diffusion of underdamped particles in a biased periodic potential // Phys. Rev. – 2016. – Vol. E93. – P. 042106.
24. Reimann, P., Van den Broeck C., Linke H., Hänggi P., Rubí J. M., Pérez-Madrid A. Diffusion in tilted periodic potentials: Enhancement, universality, and scaling // Phys. Rev. – 2002. – Vol. E65. – P. 031104.
25. Kuznetsov D.F. Stohasticheskie differencial'nye uravnenija: teorija i praktika chislennogo reshenija [Stochastic differential equations: theory and practice of numerical solution]. – SPb: Sankt-Peterburg, Iz-vo Politeh. un-ta, 2007. – 800p. (in Russian)
26. Lindner B., Nicola E.M. Critical Asymmetry for Giant Diffusion of Active Brownian Particles // Phys. Rev. Let. – 2008. – Vol. 101. – P. 190603.
27. van den Broeck C. Taylor dispersion revisited // Physica. – 1990. – Vol. A168. – P. 677-696.
28. Hänggi P., Talkner P., Borkovec M. Reaction-rate theory: fifty years after Kramers // Rev. Mod. Phys. – 1990. – Vol. 62. – P. 251–341.
Опубліковано
2017-05-13
Цитовано
Як цитувати
Marchenko, I. G., Marchenko, I. I., & Tkachenko, V. I. (2017). ТЕМПЕРАТУРНО-АНОМАЛЬНА ДИФУЗІЯ У ПОХИЛИХ ПРОСТОРОВО-ПЕРІОДИЧНИХ ПОТЕНЦІАЛАХ. Східно-європейський фізичний журнал, 4(1), 47-55. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2017-1-03
Розділ
Статті
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
