自振荡的随机热力学：电子梭
统计力学
2019-07-03 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
自振荡是一种在许多科学学科中研究的现象，包括高效热机和发电机的工程设计。我们从热力学角度研究单电子梭，这是一个表现出向自振荡自发转变的模型纳米尺度系统。我们在三种不同的描述层次上分析该模型：基于 Fokker-Planck 和 Langevin 方程的完全随机层次、平均场层次，以及对小振荡振幅特别有效的 Fokker-Planck 方程的微扰解。我们在每个层次上对该模型系统热力学定律给出了一致的推导。在平均场层次上，向自振荡的突变来源于确定性运动方程的 Hopf 分岔。在随机层次上，这一转变被噪声抹平，但分岔的痕迹在平稳概率密度中仍然可见。在所有描述层次上，向自振荡的转变都反映在与热流、功和熵产生率等热力学量中。我们的分析提供了纳米尺度自振荡系统的全面图景，随机与确定性模型通过统一的热力学视角相联系。
引用
@article{arxiv.1902.08174,
title = {Stochastic thermodynamics of self-oscillations: the electron shuttle},
author = {C. W. Wächtler and P. Strasberg and S. H. L. Klapp and G. Schaller and C. Jarzynski},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.08174},
year = {2019}
}