Published August 10, 2021
| Version v1
Publication
Open
Collective transient ratchet transport induced by many elastically interacting particles
- 1. Universidade do Estado de Santa Catarina
- 2. Universidade Federal do Paraná
- 3. Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems
Description
Abstract Several dynamical systems in nature can be maintained out-of-equilibrium, either through mutual interaction of particles or by external fields. The particle's transport and the transient dynamics are landmarking of such systems. While single ratchet systems are genuine candidates to describe unbiased transport, we demonstrate here that coupled ratchets exhibit collective transient ratchet transport . Extensive numerical simulations for up to $$N=1024$$ N = 1024 elastically interacting ratchets establish the generation of large transient ratchet currents (RCs). The lifetimes of the transient RCs increase with N and decrease with the coupling strength between the ratchets. We demonstrate one peculiar case having a coupling-induced transient RC through the asymmetric destruction of attractors. Results suggest that physical devices built with coupled ratchet systems should present large collective transient transport of particles, whose technological applications are undoubtedly appealing and feasible.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يمكن الحفاظ على العديد من الأنظمة الديناميكية في الطبيعة خارج التوازن، إما من خلال التفاعل المتبادل بين الجسيمات أو عن طريق المجالات الخارجية. يعد نقل الجسيمات والديناميكيات العابرة علامة فارقة لمثل هذه الأنظمة. في حين أن أنظمة السقاطة المفردة هي مرشحة حقيقية لوصف النقل غير المتحيز، فإننا نوضح هنا أن السقاطة المقترنة تظهر نقل السقاطة الجماعي العابر. تنشئ عمليات المحاكاة العددية الواسعة لما يصل إلى $$N=1024 $ N = 1024 سقاطة متفاعلة بشكل مرن توليد تيارات سقاطة عابرة كبيرة (RCs). تزداد أعمار الخرسانة المسلحة العابرة مع N وتقل مع قوة الاقتران بين السقاطات. نعرض حالة غريبة واحدة لها خرسانة مسلحة عابرة مستحثة بالاقتران من خلال التدمير غير المتماثل للجاذبين. تشير النتائج إلى أن الأجهزة المادية المبنية بأنظمة السقاطة المقترنة يجب أن تقدم نقلًا عابرًا جماعيًا كبيرًا للجسيمات، والتي لا شك في أن تطبيقاتها التكنولوجية جذابة ومجدية.Translated Description (French)
Résumé Plusieurs systèmes dynamiques dans la nature peuvent être maintenus en déséquilibre, soit par interaction mutuelle de particules, soit par des champs externes. Le transport de la particule et la dynamique transitoire sont des points de repère de ces systèmes. Alors que les systèmes à cliquet unique sont de véritables candidats pour décrire un transport impartial, nous démontrons ici que les cliquets couplés présentent un transport à cliquet transitoire collectif. Des simulations numériques approfondies pour un maximum de $$N=1024 $$ N = 1024 cliquets à interaction élastique établissent la génération de grands courants d'encliquetage transitoires (RC). Les durées de vie des RC transitoires augmentent avec N et diminuent avec la force de couplage entre les cliquets. Nous démontrons un cas particulier ayant une RC transitoire induite par couplage par la destruction asymétrique des attracteurs. Les résultats suggèrent que les dispositifs physiques construits avec des systèmes à cliquet couplé devraient présenter un important transport collectif transitoire de particules, dont les applications technologiques sont sans aucun doute attrayantes et réalisables.Translated Description (Spanish)
Resumen Varios sistemas dinámicos en la naturaleza pueden mantenerse fuera de equilibrio, ya sea a través de la interacción mutua de partículas o por campos externos. El transporte de partículas y la dinámica transitoria son puntos de referencia de dichos sistemas. Si bien los sistemas de trinquete único son candidatos genuinos para describir el transporte imparcial, aquí demostramos que los trinquetes acoplados exhiben un transporte colectivo de trinquete transitorio. Las extensas simulaciones numéricas de hasta $$N=1024 $$ N = 1024 trinquetes que interactúan elásticamente establecen la generación de grandes corrientes transitorias de trinquete (RC). La vida útil de los RC transitorios aumenta con N y disminuye con la fuerza de acoplamiento entre los trinquetes. Demostramos un caso peculiar que tiene un RC transitorio inducido por acoplamiento a través de la destrucción asimétrica de los atractores. Los resultados sugieren que los dispositivos físicos construidos con sistemas de trinquete acoplados deben presentar un gran transporte transitorio colectivo de partículas, cuyas aplicaciones tecnológicas son indudablemente atractivas y factibles.Files
s41598-021-95654-8.pdf.pdf
Files
(3.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c4455cc8ceeb9ca505b03dfbbebd9b23
|
3.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نقل السقاطة العابرة الجماعية الناجم عن العديد من الجسيمات المتفاعلة بشكل مرن
- Translated title (French)
- Transport collectif transitoire à cliquet induit par de nombreuses particules interagissant élastiquement
- Translated title (Spanish)
- Transporte colectivo transitorio de trinquete inducido por muchas partículas que interactúan elásticamente
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3168134282
- DOI
- 10.1038/s41598-021-95654-8
References
- https://openalex.org/W126362881
- https://openalex.org/W1659054657
- https://openalex.org/W1832106154
- https://openalex.org/W1880111445
- https://openalex.org/W1964976653
- https://openalex.org/W1975665006
- https://openalex.org/W1991302643
- https://openalex.org/W1994151321
- https://openalex.org/W2003593081
- https://openalex.org/W2003762982
- https://openalex.org/W2009213717
- https://openalex.org/W2014293756
- https://openalex.org/W2014597149
- https://openalex.org/W2015315186
- https://openalex.org/W2016384807
- https://openalex.org/W2023936641
- https://openalex.org/W2025103193
- https://openalex.org/W2025889762
- https://openalex.org/W2031899587
- https://openalex.org/W2039758154
- https://openalex.org/W2056454305
- https://openalex.org/W2060784511
- https://openalex.org/W2069327268
- https://openalex.org/W2072201486
- https://openalex.org/W2072998188
- https://openalex.org/W2082252950
- https://openalex.org/W2082619324
- https://openalex.org/W2089415436
- https://openalex.org/W2093103941
- https://openalex.org/W2093684161
- https://openalex.org/W2102145519
- https://openalex.org/W2108616404
- https://openalex.org/W2116771576
- https://openalex.org/W2121326637
- https://openalex.org/W2124338844
- https://openalex.org/W2128706048
- https://openalex.org/W2141496833
- https://openalex.org/W2152254020
- https://openalex.org/W2152696833
- https://openalex.org/W2271063779
- https://openalex.org/W2293904308
- https://openalex.org/W2411114105
- https://openalex.org/W2435906575
- https://openalex.org/W2613588540
- https://openalex.org/W2738230855
- https://openalex.org/W2763392332
- https://openalex.org/W2794945786
- https://openalex.org/W2799448652
- https://openalex.org/W2803979176
- https://openalex.org/W2813591387
- https://openalex.org/W2891974370
- https://openalex.org/W2963445227
- https://openalex.org/W2964333510
- https://openalex.org/W3023337762
- https://openalex.org/W3075809217
- https://openalex.org/W3100558006
- https://openalex.org/W3101835630
- https://openalex.org/W3102425987
- https://openalex.org/W4247496461
- https://openalex.org/W4251037474
- https://openalex.org/W571498178