Theory of collective, noise-induced transition processes and resonance phenomena in periodically driven colloidal suspensions

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Ziel dieses Projektes ist die theoretische Voraussage und Interpretation neuer kollektiver Phänomene in kolloidalen Suspensionen im Rahmen einer Kollaboration mit der experimentellen Gruppe von Prof. Bechinger in Konstanz bzw. Stuttgart. Im Zentrum des Interesses stehen dabei relativ 'kleine' Systeme mit ca. 2-20 Teilchen, bei denen thermische Fluktuationskräfte eine wesentliche Rolle spielen, und die sich aufgrund eines zeitlich periodischen Antriebs fern vom thermodynamischen Gleichgewicht befinden. Dabei bewegt sich jedes Teilchen in einem bistabilen Potential (im Experiment durch Lichtkräfte erzeugt) und interagiert mit den anderen Teilchen vermöge einer repulsiven Wechselwirkung paramagnetischen oder elektrostatischen Ursprungs. Im Detail sollen vor allem folgende Phänomene untersucht werden: Übergangsprozesse zwischen verschiedenen metastabilen Zuständen bzw. 'Phasen' des Vielteilchensystems; kollektive resonante Aktivierung und stochastische Resonanz; neue Effekte aufgrund einer zeitlich periodischen Variation der Wechselwirkungsstärke oder einer nichtadiabtischen periodischen Modulation der bistabilen Potentiale.