各种噪声对分子马达输运的影响

论文摘要

物理学上将分子马达简化为布朗马达（Brownian motors）等模型研究其基于粒子的运动机制,通过非平衡统计物理的郎之万（Langevin）方程和福克-普朗克（Fokker-Plank）方程进行分析和计算。本文对不同噪声诱导下的活性布朗粒子输运的性能采用计算机模拟,用龙格库塔（Runge-Kutta）、欧拉（Euler）算法对其郎之万方程进行计算分析,得到了平均速度、有效扩散系数等与各噪声参量之间的关系。给出了噪声关联时间、偏离高斯噪声参数、偏置力对活性布朗粒子输运的影响,发现在Lévy噪声下,Lévy噪声指数和偏置力在输运中起着重要作用,平均速度和平均逃逸时间都因Lévy噪声指数呈现非单调性的特征,当Lévy噪声指数增加的时候,有效扩散系数也在增加;此外偏置力还存在一个临界值,小于这个临界值时,扩散系数随着偏置力的增加而减小,且这个临界值会随着Lévy噪声指数的变化而变化。在热宽带噪声影响下,活性布朗粒子的扩散会出现反常扩散——弹道扩散,这完全是由于热宽带噪声引起的。噪声关联时间会抑制弹道扩散,同时在偏置力较大的情况下,平均速度随噪声关联时间的增加而减小。

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引言

第一章分子马达研究的历史背景

1.1 分子马达的种类和结构

1.1.1 肌球蛋白（myosin）

1.1.2 驱动蛋白（kinesin）

1.1.3 动力蛋白（dynein）

1.2 分子马达的物理学背景

1.2.1 非平衡态统计物理与涨落耗散定理

1.2.2 自驱动（Self-propelled）粒子

1.2.3 活性布朗粒子

1.3 分子马达的输运

1.3.1 正常扩散

1.3.2 反常扩散

1.3.3 噪声诱导的输运

第二章 Lévy噪声对活性布朗粒子输运的影响

2.1 动力学模型和理论分析

2.2 Lévy噪声指数、噪声强度对输运的影响

2.2.1 位移和速度分布

2.2.2 平均速度和有效扩散

2.3 偏置力F对输运的影响

2.3.1 平均速度和有效扩散

2.3.2 平均逃逸时间

2.4 小结

第三章热宽带噪声对活性布朗粒子输运的影响

3.1 动力学模型

3.2 一阶矩和均方位移

3.3 平均速度

3.4 定态分布

3.5 平均逃逸时间

3.6 小论

第四章结论

参考文献

攻读学位期间完成论文情况

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 朱晓阳

导师: 吴丹

关键词: 输运,扩散,分子马达,活性布朗粒子,噪声

来源: 苏州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学,生物学

单位: 苏州大学

基金: 国家自然科学基金(项目批准号:11005077,11474213,11205111)

分类号: O552.1;Q68

DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.001361

总页数: 65

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