锯齿棘轮势中由活性引起的囚禁

我们考虑一个惯性活性 Ornstein-Uhlenbeck 粒子在锯齿棘轮势中自推进。利用 Langevin 模拟与矩阵连分式方法，研究了粒子在整个棘轮中的输运、稳态扩散与输运相干性。发现空间不对称性是棘轮中实现定向输运可能性的关键判据。有趣的是，模拟的粒子轨迹及相应的位置与速度分布函数表明，系统随动力学的自推进/活性时间从奔跑相到锁定相经历了由活性引起的输运转变。这进一步由均方位移（MSD）计算所证实。MSD 随介质中活性持续性的增强而受抑制，并在自推进时间非常大时最终趋近于零，反映出粒子在介质活性持续性较长时被棘轮某种囚禁。粒子流与 Peclet 数随自推进时间的非单调行为证实，通过微调活性的持续时长可增强或减弱粒子输运及其相干性。此外，对于动力学中自推进时间的中间范围以及粒子质量的中间范围，即便粒子流随质量呈现出显著的异常极大值，Peclet 数并未增强，反而随质量下降，证实了输运相干性的退化。最后，由解析计算观察到，对于惯性影响可忽略的高黏性介质，粒子流趋近于过阻尼区中的电流。