光致异构化反应的粗糙化：热力学一致性及其对分子齿轮的影响
统计力学
2025-10-08 v2 化学物理
摘要
我们推导了针对受热力学和光致诱导转换的分子系统的热力学一致粗糙化程序：从初级振动-电子态转换出发，推导出在地面态物种之间进行有效光致异构化反应。关键在于，局部详细平衡条件——约束反应动力学的热力学条件——在粗糙化程序的整个过程中保持一致。它适用于有效光致异构化反应，方式与初级振动-电子态转换完全相同。我们随后演示了，自主驱动的光致分子齿轮通过与化学驱动的齿轮相同的基本机制工作。由于局部详细平衡得以保持，自主光致分子齿轮与化学驱动的齿轮一样，仅通过信息齿轮机制工作。这揭示了它们的设计与优化应优先考虑支配信息齿轮机制的分子性质，而非支配能量偏置的性质。
引用
@article{arxiv.2507.08453,
title = {Coarse Graining Photo-Isomerization Reactions: Thermodynamic Consistency and Implications for Molecular Ratchets},
author = {Francesco Avanzini and Massimiliano Esposito and Emanuele Penocchio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.08453},
year = {2025}
}