複雜環境中微觀機器的非平衡熱力學(1/3)

微觀機器是將能量轉化為功的機械轉換器，其動態可以非平衡熱力學的框架解釋。在微小系統中對這種機器進行實驗研究需要一個能夠通過調整位勢的形狀和溫度來控制粒子的動態以精確探測力的工具。多年來，我的實驗室已經開發了一個獨特的儀器，用於研究非平衡狀態下的布朗動力學。基於我們以前的經驗，我在我們計畫的專案中提出了兩個研究課題。首先是先前研究的直接延伸：一個有限時間的膠體熱機，用以測試該熱機在最大功率下是否有更高的效率。基於瞬態平衡協議的循環熱機將在理論上進行設計和實驗演示。此外，我們將在真空中建構一個納米粒子懸浮系統，用以研究欠阻尼系統中的粒子動力學。第二項課題是研究在擁擠環境中由多個驅動蛋白拖動的貨物運動行為，這將利用光學回饋阱 (OFT)產生外部隨機雜訊的能力。我們將測試負載分擔模型是否能夠描述擁擠溶液中的貨物速度，以及多個驅動蛋白是否能夠在非平衡雜訊下加速貨物在擁擠溶液中的運動。如果成功的話,我們的研究將為貨物在活體內的運動速度比在活體外的運動速度快提供一個提示。