非对称通道中表现出增强整流效应的相互作用布朗粒子

我们在二维非对称通道中，于外加周期驱动力的作用下研究了相互作用布朗粒子的整流现象。周期驱动力可打破热力学平衡并诱导粒子整流（或有限平均速度）。通道形状的空间变化导致熵垒，其确实控制着粒子的整流。我们发现，通过简单调节驱动频率、驱动幅度以及非对称通道的形状，平均速度可以发生反转。此外，粒子间的短程相互作用力进一步大幅增强了粒子的整流效应。该相互作用力被建模为润滑相互作用。有趣的是，观察到存在一个特征临界频率Ω_c，在其以下，随着相互作用强度的增加，粒子整流在正方向上大幅增强；而在该临界值以上的频率下，随着相互作用强度的增加，其在负方向上大幅增强。进一步，存在通道非对称参数的一个最优值，使得相互作用粒子的整流达到最大。这些发现可用于微流控通道、膜孔等中对粒子进行分选以及理解小粒子或分子的扩散行为。