Tunnel'nyy mekhanizm izmeneniya napravleniya dvizheniya pul'siruyushchego retcheta. Vliyanie temperatury
- Authors: Rozenbaum V.M.1,2, Shapochkina I.V.1,2, Trakhtenberg L.I.3,4
-
Affiliations:
- Белорусский государственный университет
- Dalian University of Technology
- Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семенова РАН
- Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
- Issue: Vol 118, No 5-6 (9) (2023)
- Pages: 369-375
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/141970
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823170111
- EDN: https://elibrary.ru/KBMMIN
- ID: 141970
Cite item
Abstract
Рассматривается пульсирующий рэтчет с пространственно периодическим двухъямным потенциальным профилем, флуктуирующим на полпериода. Направление движения в таком рэтчете определяется тем, преодоление какого из барьеров, окружающих мелкую потенциальную яму, имеет большую вероятность. При относительно высоких температурах, в соответствии с законом Аррениуса, вероятности преодоления барьеров определяются их высотами, а при температурах, близких к абсолютному нулю, когда движение рэтчета происходит по туннельному механизму, важна также и форма барьера. Поэтому для узкого высокого и низкого широкого барьеров механизм преодоления может оказаться различным и, кроме того, зависящим от температуры. В результате возможно температурно-индуцированное изменение направление движения рэтчета. Представлена простая интерполяционная теория, иллюстрирующая этот эффект. Сформулированы простые критерии к форме потенциального рельефа, используя которые можно экспериментально наблюдать обращение движения.
About the authors
V. M. Rozenbaum
Белорусский государственный университет;Dalian University of Technology
Email: vik-roz@mail.ru
I. V. Shapochkina
Белорусский государственный университет;Dalian University of Technology
L. I. Trakhtenberg
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семенова РАН;Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
References
- P. Reimann, M. Grifoni, and P. H¨anggi, Phys. Rev. Lett. 79, 10 (1997).
- P. Reimann, Phys. Rep. 361, 57 (2002).
- P. H¨anggi and F. Marchesoni, Rev. Mod. Phys. 81, 387 (2009).
- V. M. Rozenbaum, T. Ye. Korochkova, I. V. Shapochkina, and L. I. Trakhtenberg, Phys. Rev. E 104, 014133 (2021).
- Ю. В. Гуляев, А. С. Бугаев, В. М. Розенбаум, Л. И. Трахтенберг, Успехи физических наук 190, 337 (2020)
- Yu. V. Gulyaev, A. S. Bugaev, V. M. Rozenbaum, and L. I. Trakhtenberg, Phys.- Uspekhi 63, 311 (2020).
- V. M. Rozenbaum, I. V. Shapochkina, Y. Teranishi, and L. I. Trakhtenberg, Phys. Rev. E 100, 022115 (2019).
- R. D. Astumian and M. Bier, Phys. Rev. Lett. 72, 1766 (1994).
- В. М. Розенбаум, И. В. Шапочкина, Л. И. Трахтенберг, Успехи физических наук 189, 529 (2019)
- V. M. Rozenbaum, I. V. Shapochkina, and L. I. Trakhtenberg, Phys.-Uspekhi 62, 496 (2019).
- J. A. Fornes, Principles of Brownian and Molecular Motors, Springer, Cham (2021).
- D. Dan, M. C. Mahato, and A. M. Jayannavar, Phys. Rev. E 63, 056307 (2001).
- B. Q. Ai, H. Z. Xie, and L. G. Liu, Eur. Phys. J. B 47, 109 (2005).
- В. М. Розенбаум, ЖЭТФ 137, 740 (2010).
- V. M. Rozenbaum, T. Ye. Korochkova, A. A. Chernova, and M. L. Dekhtyar, Phys. Rev. E 83, 051120 (2011).
- H. Linke, T. E. Humphrey, A. L¨ofgren, A. O. Sushkov, R. Newbury, R. P. Taylor, and P. Omling, Science 286, 2314 (1999).
- H. Linke, T. E. Humphrey, P. E. Lindelof, A. Lofgren, R. Newbury, P. Omling, A. O. Sushkov, R. P. Taylor, and H. Xu, Appl. Phys. A 75, 237 (2002).
- В. М. Розенбаум, Письма в ЖЭТФ 79, 475 (2004).
- Yu. A. Makhnovskii, V. M. Rozenbaum, D.-Y. Yang, S. H. Lin, and T. Y. Tsong, Phys. Rev. E 69, 021102 (2004).
- V. M. Rozenbaum, D.-Y. Yang, S. H. Lin, and T. Y. Tsong, J. Phys. Chem. B 108, 15880 (2004).
- P. H¨anggi, P. Talkner, and M. Borkovec, Rev. Mod. Phys. 62, 251 (1990).
- Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Квантовая механика. Нерелятивистская теория, Наука, М. (1989)
- L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Quantum mechanics. Non-relativistic theory, Pergamon Press, Oxford (1965).
- В. И. Гольданский, Докл. АН СССР 124, 1261 (1959).
- В. И. Гольданский, Докл. АН СССР 127, 1037 (1959).
- В. И. Гольданский, Л. И. Трахтенберг, В. Н. Флеров, Туннельные явления в химической физике, Наука, М. (1986)
- V. I. Goldanskii, L. I. Trakhtenberg, and V. N. Fleurov, Tunneling phenomena in chemical physics, Gordon and Breach Science Publishers, N.Y. (1989).
- L. I. Trakhtenberg, V. L. Klochikhin, and S. Ya. Pshezhetskii, Chem. Phys. 69, 121 (1982).
- Е. М. Лифшиц, Л. П. Питаевский, Физическая кинетика, Наука, М. (1979).
- В. М. Розенбаум, И. В. Шапочкина, Ё. Тераниши, Л. И. Трахтенберг, Письма в ЖЭТФ 107, 525 (2018)
- V. M. Rozenbaum, I. V. Shapochkina, Y. Teranishi, and L. I. Trakhtenberg, JETP Lett. 107, 506 (2018).
- R. D. Astumian and P. Hanggi, Phys. Today 55(11), 33 (2002).
- V. M. Rozenbaum, O. Ye. Vovchenko, and T. Ye. Korochkova, Phys. Rev. E 77, 061111 (2008).
- L. Gammaitoni, P. H¨anggi, P. Jung, and F. Marchesoni, Rev. Mod. Phys. 70, 223 (1998).
- R. A. Marcus, J. Chem. Phys. 20, 359 (1952).
- R. A. Marcus, Annu. Rev. Phys. Chem. 15, 155 (1964).
- R. R. Dogonadze, A. M. Kuznetzov, and V. G. Levich, Electrochim. Acta 13, 1025 (1968).
- A. M. Kuznetsov, Charge Transfer in Physics, Chemistry and Biology, Gordon and Breach, N.Y. (1995).
- G. K. Ivanov, M. A. Kozhushner, and L. I. Trakhtenberg, J. Chem. Phys. 113, 1992 (2000).
- А. И. Ларкин, Н. Овчинников, Письма в ЖЭТФ 37, 322 (1983).
- A. J. Leggett, Prog. Theor. Phys. Suppl. 69, 80 (1980).
- A. O. Calderia and A. J. Leggett, Phys. Rev. Lett. 46, 21l (1981).
- A. J. Leggett, Phys. Rev. B 30, 1208 (1984).
- А. И. Ларкин, Н. Овчинников, ЖЭТФ 86, 719 (1984).
- O. Kedem, B. Lau, M. A. Ratnera, and E. A. Weiss, PNAS 114, 8698 (2017).