Dynamic mode locking in a driven colloidal system: experiments and theory
Dynamic mode locking in a driven colloidal system: experiments and theory
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驱动胶体系统中的动态锁模：实验和理论
DOI：
10.1088/1367-2630/aa53cd
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发表时间：
2017
影响因子：
3.3
通讯作者：
R.P.A. Dullens
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M.P.N. Juniper;U. Zimmermann;A.V. Straube;R. Besseling;D.G.A.L. Aarts;H. Löwen;R.P.A. Dullens
在这篇文章中，我们研究了在正弦光学势能景观上由调制力驱动的胶体粒子的动力学。调制驱动器的竞争频率与周期性景观上的粒子运动的竞争频率之间的耦合导致粒子运动同步成离散模式。这种同步表现为平均粒子速度的步骤，其中模式锁定步骤覆盖平均驱动速度的范围。被认为是振幅和频率的依赖性的步骤，并从解析理论，朗之万动力学模拟，和动态密度泛函理论的结果进行比较。此外，临界驱动速度进行了研究，并使用模拟来扩展在实验中可访问的条件范围。最后，从实验，仿真和理论的状态图被用来显示在两个维度的动态锁定模式的程度，作为调制驱动的振幅和频率的函数。
In this article we examine the dynamics of a colloidal particle driven by a modulated force over a sinusoidal optical potential energy landscape. Coupling between the competing frequencies of the modulated drive and that of particle motion over the periodic landscape leads to synchronisation of particle motion into discrete modes. This synchronisation manifests as steps in the average particle velocity, with mode locked steps covering a range of average driving velocities. The amplitude and frequency dependence of the steps are considered, and compared to results from analytic theory, Langevin dynamics simulations, and dynamic density functional theory. Furthermore, the critical driving velocity is studied, and simulation used to extend the range of conditions accessible in experiments alone. Finally, state diagrams from experiment, simulation, and theory are used to show the extent of the dynamically locked modes in two dimensions, as a function of both the amplitude and frequency of the modulated drive.
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