Температурно-аномальная диффузия в недодемпфированных периодических системах

Автор(и)

  • Игорь Иванович Марченко
  • Андрей Валентинович Жигло
  • Иван Григорьевич Марченко

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0023.2016.45.02

Анотація

В работе исследовано усиление диффузии частиц в пространственно-периодических структурах под воздействием периодических во времени полей. Показано, что диффузия может быть произвольным образом усилена (на многие порядки) при выборе соответствующих температур, амплитуд и частот внешнего поля. Установлено, что при амплитудах превышающих критический уровень, в температурной зависимости возникает область температурно–аномальной диффузии (ТАД) при которой коэффициент диффузии возрастает с понижением температуры.

Посилання

Costantini G. Threshold diffusion in a tilted washboard potential / G. Costantini, F. Marchesoni // Europhys. Lett. – 1999. – Vol. 48. – P. 491.

Hänggi P. Artificial Brownian motors: Controlling transport on the nanoscale / P. Hänggi, F. Marchesoni //Rev. Mod. Phys.– 2009. – Vol. 81. – P. 337–442.

Risken H. The Fokker–Planck Equation and Methods of Solution and Applications / H. Risken. – Springer, 1989. – 413 p.

Sang–Hyuk L. //Giant Colloidal Diffusivity on Corrugated Optical Vortices / Sang–Hyuk L., Grier D. G. // Phys. Rev. Lett. – 2006. – Vol. 96. – P. 190601.

Tierno P. Giant Transversal Particle Diffusion in a Longitudinal Magnetic Ratchet / P. Tierno, P. Reimann, T. H. Johansen, F. Sagués // Phys. Rev. Lett. – 2010. – Vol. 105. – P. 230602.

Eshuis P. Experimental Realization of a Rotational Ratchet in a Granular Gas / P. Eshuis, K. van der Weele, D. Lohse, D.j van der Meer // Phys. Rev. Lett. – 2010. – Vol. – 104. – P. 248001–248005.

Sajeesh P. Particle separation and sorting in microfluidic devices: a review / P. Sajeesh, A. K. Sen //Microfluidics and Nanofluidics. – 2014. – Vol. 17 (1). – P. 1–52.

Risken H. Low friction nonlinear mobility for the diffusive motion in periodic potentials / H. Risken, H. D. Vollmer // Physics Letters. – 1979. – Vol. 69A (6). – P. 387–389.

Risken H. Brownian Motion in Periodic Potentials; Nonlinear Response to an External Force / H. Risken, H. D. Vollmer // Z. Physik. – 1979. – Vol. B 33. – P. 297–305.

Risken H. Bistability Effects of the Brownian Motion in Periodic Potentials / H. Risken, H. D. Vollmer // Z. Physik. – 1980. – Vol. B 37. – P.– 343–349.

Risken H. Distribution Functions for the Brownian Motion of Particles in a Periodic Potential Driven by an External Force / H. Risken, H. D. Vollmer // Z. Physik. – 1979. – Vol. B 34. – P. 313–322.

Risken H. Nonlinear Response to an External Force / H. Risken, H. D. Vollmer // Z. Physik. – 1979. – Vol. B 35. – P.177–184.

Jung P. Eigenvalues for the Extremely Underdamped Brownian Motion in an Inclined Periodic Potential / P. Jung, H. Risken // Z. Physik. – 1984. – Vol. B 54. – P. 357–370.

Costantini G. Threshold diffusion in a tilted washboard potential / G. Costantini, F. Marchesoni // Europhys. Lett. – 1999. – Vol. 48. – P. 491–497.

Borromeo M. Critical Hysteresis in a Tilted Washboard Potential / M. Borromeo, G. Costantini, F. Marchesoni // Phys. Rev. Lett. – 1999. – Vol. 82. – P. 2820–2823.

Lindenberg K. Dispersionless Transport in aWashboard Potential / K. Lindenberg, J. M. Sancho, A. M. Lacasta, I. M. Sokolov // Phys. Rev. Lett. – 2007. – Vol. 98. – P. 020602-020606.

Sancho J. M. Diffusion on a Solid Surface: Anomalous is Normal / J. M. Sancho, A. M. Lacasta, K. Lindenberg, I. M. Sokolov, A. H. Romero // Phys. Rev. Lett. – 2004. – Vol. 92. – P. 250601–250605.

Khoury M. Diffusion coefficient in periodic and random potentials / M. Khoury, J. P. Gleeson, J. M. Sancho, A. M. Lacasta, K. Lindenberg // Phys. Rev. – 2009. – Vol. E 80. – P. 021123–021131.

Lindenberg K Transport and diffusion on crystalline surfaces under external forces / K. Lindenberg, A. M. Lacasta, J. M. Sancho, A. H. Romero // New Journal of Physics. – 2005. – Vol. 7.– P. 29–48.

Reimann P. Giant acceleration of free diffusion by use of tilted periodic potentials / P. Reimann, C. van den Broeck, H. Linke, P. Hänggi, J. M. Rubí, A. Pérez-Madrid // Phys. Rev. Lett. – 2001. – Vol. 87. – P. 010602–010608.

Reimann, P. Diffusion in tilted periodic potentials: Enhancement, universality, and scaling / P. Reimann, C. van den Broeck, H. Linke, P. Hänggi, J. M. Rubí, A. Pérez-Madrid // Phys. Rev. – 2002. – Vol. E65. – P. 031104-031120.

Marchenko I. G. Diffusion in the systems with low dissipation: Exponential growth with temperature drop / I. G. Marchenko, I. I. Marchenko // Europhis. Lett. – 2012. – Vol. 100. – P. 5005.

Marchenko I. G. Particle transport in space–periodic potentials in underdamped systems / I. G. Marchenko, I. I. Marchenko, A. V. Zhiglo // European Physical Journal B. – 2014. – Vol. 87. – P. 10-17.

Marchenko I. G. Anomalous temperature dependence of diffusion in crystals in time–periodic external fields / I. G. Marchenko, I. I. Marchenko // JETP Letters. – 2012. – Vol. 95 (3). – P. 137–142.

Speer D. Anisotropic diffusion in square lattice potentials: Giant enhancement and control / D. Speer, R. Eichhorn, P. Reimann // Europhis. Lett. – 2012. – Vol. 97. – P. 60004–60010.

Marchenko I. G. Abnormal surface diffusion of particles under the action of an external time–periodic force / I. G. Marchenko, I. I. Marchenko // Journal of Physics: Conference Series. – 2014. – Vol. 514. – P. 012045-012050.

Кузнецов Д. Ф. Стохастические дифференциальные уравнения: теория и практика численного решения / Д. Ф. Кузнецов. – СПб: Санкт–Петербург, Из-во политех. ун-та. –2007. – 800 c.

Lindner B. Critical Asymmetry for Giant Diffusion of Active Brownian Particles / B. Lindner, E. M. Nicola // Phys. Rev. Lett. – 2008. – Vol.101. – P. 190603.

Siegle P. Origin of Hyperdiffusion in Generalized Brownian Motion / P. Siegle, I. Goychuk, P. Hanggi // Phys. Rev. Lett. – 2010. – Vol. 105. – P. 100602–100606.

##submission.downloads##

Як цитувати

Марченко, И. И., Жигло, А. В., & Марченко, И. Г. (2017). Температурно-аномальная диффузия в недодемпфированных периодических системах. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Системний аналiз, управління та iнформацiйнi технологiї, (45), 9–17. https://doi.org/10.20998/2079-0023.2016.45.02

Номер

№ 45 (2016)

Розділ

СИСТЕМНИЙ АНАЛІЗ І ТЕОРІЯ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Системний аналiз, управління та iнформацiйнi технологiї

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).