分子尺度齿轮间旋转运动的机械传递
软凝聚态物质
2020-03-12 v2 化学物理
摘要
操控并耦合分子齿轮是实现分子尺度机械机器的第一步。本文中,我们借助分子动力学模拟从理论上研究此类齿轮的行为。在近似刚体框架下,我们将齿轮的动力学约化为绕取向矢量的旋转运动。这使我们能够基于少数集体变量研究其行为。具体而言,对于单个六(4-叔丁基苯基)苯分子,我们表明其转角动力学对应于一个布朗转子的动力学。对于两个此类耦合齿轮,我们提取了有效相互作用势,并发现其强烈依赖于质心距离。最后,我们研究了一列齿轮的集体运动。我们证明了依据首个齿轮驱动力矩大小存在三种不同 regime:欠驱动、驱动与过驱动,分别对应于无集体旋转、集体旋转以及仅单齿轮旋转。该行为可用简化相互作用势加以理解。
引用
@article{arxiv.1910.06644,
title = {Mechanical transmission of rotational motion between molecular-scale gears},
author = {H. -H. Lin and A. Croy and R. Gutierrez and C. Joachim and G. Cuniberti},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.06644},
year = {2020}
}