Вращательный рэтчет, управляемый дихотомным изменением ориентаций приложенного поля - Шапочкина, Ирина Викторовна; Розенбаум, Виктор Михайлович (Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2024)
Рассмотрено однонаправленное вращение полярного ротора (вращательный рэтчет) в потенциале заторможенного вращения, управляемое дихотомными флуктуациями ориентаций электрического поля. Проведен анализ симметрии, который показал отсутствие рэтчет-эффекта при нечетном количестве ям потенциала заторможенного вращения, а также при четном количестве ям потенциала заторможенного вращения, когда средний угол флуктуирующих ориентаций электрического поля совпадает с осями симметрии потенциала заторможенного вращения. Получены аналитические выражения для средней скорости вращения ротора в двухъямном потенциале заторможенного вращения в низкотемпературном адиабатическом приближении, когда происходит прыжковое вращение и в каждом состоянии дихотомного процесса успевает установиться термодинамическое равновесие, а также в высокотемпературном приближении при произвольных частотах флуктуаций, когда тепловая энергия много больше барьера переориентаций потенциала заторможенного вращения и энергии взаимодействия дипольного ротора с электрическим полем. Показано, что в обоих случаях максимальная скорость вращения достигается при больших электрических полях, флуктуирующих по знаку, и имеет колоколообразную форму в зависимости от амплитуды угловых флуктуаций, ширину которой и наличие плато можно регулировать средним углом флуктуаций. Зависимость скорости вращения от частоты флуктуаций также имеет колоколообразную форму, широкую для стохастических дихотомных флуктуаций и узкую для детерминистических дихотомных флуктуаций, с одинаковыми линейными низкочастотными асимптотиками.