Cooperative surmounting of bottlenecks
Cooperative surmounting of bottlenecks
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合作突破瓶颈
DOI：
10.1016/j.physrep.2015.05.003
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发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
P. Hänggi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
D. Hennig;C. Mulhern;L. Schimansky-Geier;G.P. Tsironis;P. Hänggi
物体从亚稳态激活逃逸的物理学在不同的科学领域中起着关键作用，包括化学动力学，固体中的扩散和位错运动，成核，电输运，磁通线超导体的运动，电荷密度波，以及大分子和天体物理学的输运过程，仅举几例。潜在的激活过程呈现了单个布朗粒子的Kramers问题的多维扩展。然而，与后一种情况相比，许多耦合单元的相互作用所产生的动力学可以导致有趣的新现象，而这些现象在只涉及单个自由度时是不存在的。在这篇综述中，我们报告了各种这样的现象所表现出的系统组成的链相互作用的单位在存在的潜在barriers.In第一部分，我们考虑最近的事态发展的情况下，一个确定性的动力学驱动合作逃逸过程的耦合非线性单元的亚稳态。偶联单元的链经历自发构象转变的能力可以导致自组织逃逸。其工作机制是单位的能量重新排列，同时保持总能量守恒，形成局部能量模式，进而触发合作逃逸。我们提出的情况下，显着增强无噪声逃逸率相比，噪声辅助的case.The第二部分的审查涉及集体定向运输系统的相互作用的粒子克服充满活力的障碍，在周期性的潜在景观。逃逸过程中的时间均匀和时间相关的驱动系统被认为是出现定向运动。结果表明，弹道通道沉浸在相关的混合高维相空间是在源的定向长程输运。开放的问题和未来的方向进行了讨论，以激励读者从事自己的研究。
The physics of activated escape of objects out of a metastable state plays a key role in diverse scientific areas involving chemical kinetics, diffusion and dislocation motion in solids, nucleation, electrical transport, motion of flux lines superconductors, charge density waves, and transport processes of macromolecules and astrophysics, to name but a few. The underlying activated processes present the multidimensional extension of the Kramers problem of a single Brownian particle. In comparison to the latter case, however, the dynamics ensuing from the interactions of many coupled units can lead to intriguing novel phenomena that are not present when only a single degree of freedom is involved. In this review we report on a variety of such phenomena that are exhibited by systems consisting of chains of interacting units in the presence of potential barriers.In the first part we consider recent developments in the case of a deterministic dynamics driving cooperative escape processes of coupled nonlinear units out of metastable states. The ability of chains of coupled units to undergo spontaneous conformational transitions can lead to a self-organised escape. The mechanism at work is that the energies of the units become re-arranged, while keeping the total energy conserved, in forming localised energy modes that in turn trigger the cooperative escape. We present scenarios of significantly enhanced noise-free escape rates if compared to the noise-assisted case.The second part of the review deals with the collective directed transport of systems of interacting particles overcoming energetic barriers in periodic potential landscapes. Escape processes in both time-homogeneous and time-dependent driven systems are considered for the emergence of directed motion. It is shown that ballistic channels immersed in the associated mixed high-dimensional phase space are at the source for the directed long-range transport. Open problems and future directions are discussed in order to invigorate readers to engage in their own research.
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DOI：
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通讯作者：
J. Kierfeld
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D. Hennig