Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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DY: Dynamik und Statistische Physik

DY 44: Statistische Physik fernab vom Gleichgewicht II

DY 44.2: Hauptvortrag

Donnerstag, 14. März 2002, 15:00–15:30, H2

Die Wirkungsgrade einfacher Ratschensysteme: Gleichrichter nahe am Gleichgewicht und fernab der Reversibilität. — •Dr. Igor Sokolov — Institut für Physik, Humboldt-Universität zu Berlin, Invalidenstraße 110, 10115 Berlin

Brown’schen Motoren sind einfache Prototyp-Modelle für biologische Motoren und Pumpen sowie für mögliche Anwendungen in der Nanotechnologie. Das einfachste Modell entspricht der Bewegung eines überdämpften Teilchens in einem asymmetrischen Sägezahnpotential. Unter Einwirkung einer symmetrischen Kraft entsteht eine gerichtete Bewegung des Teilchens, die zur Verrichtung von Arbeit gegen eine konstante äußere Kraft benutzt werden kann. Die in der Literatur erwähnten energetischen Wirkungsgrade einfacher Ratschen liegen typischerweise im Subprozent-Bereich. Das genauere Betrachten solcher Systeme zeigt jedoch, daß sie auch sehr viel höhere Wirkungsgrade erreichen können; allerdings werden solche Wirkungsgrade nur in sehr engen Parameterbereichen erzielt, die eine genaue Abstimmung von äußerem Feld und Ratschenpotential erfordern. In dem Vortrag wird zuerst eine deterministische Situation erörtert (T=0, kein Rauschen) und die optimale Arbeitsweise eines Gleichrichters betrachtet. Solche optimalen Regime können dann bis zu höheren Temperaturen verfolgt werden. Wir diskutieren auch verwandte Modelle, welche nahezu ideale Wirkungsgrade im irreversiblen Bereich auch ohne feine Abstimmung der Parameter liefern können.