Асимметрия формы окружения как механизм генерации направленного движения

Рассмотрен механизм возникновения направленного движения броуновской частицы, находящейся в канале асимметричной формы, при воздействии на нее переменного силового поля. Устройство, реализующее подобный механизм, напоминает типовые броуновские моторы, использующие асимметрию энергетического потенциала (ratchet effect). Показано, что при определенных условиях асимметрия формы может обеспечить максимальный уровень выпрямления при большой силе внешнего поля, выводящего систему из равновесия. Основной вопрос, поставленный в настоящей работе, как зависит выпрямляющая способность подобного механизма от параметров внешнего воздействия и прежде всего от характера его временно́й зависимости. Результаты, полученные в работе для синусоидального воздействия и апериодической последовательности импульсов, сопоставлены с прежними результатами авторов для биполярных прямоугольных импульсов. Получены и общие оценки для импульсов достаточно произвольной формы, определяющие ее влияние на скорость направленного движения. Анализ предложенного механизма основан на сочетании аналитических расчетов при сильном внешнем поле с моделированием методом броуновской динамики при произвольных параметрах.