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本论文主要研究不同受限结构中,布朗粒子的整流和分离。在前言部分,我们首先对布朗粒子的研究意义和研究成果进行了阐述;接着我们在第一章中简要地介绍了布朗运动、被动布朗粒子、主动布朗粒子、热噪声等,同时阐述了处理布朗运动问题的方法:朗之万方程和福克—普朗克方程,也进一步介绍了处理布朗粒子受限运动的方法。 第二章主要研究一维自驱动粒子链的定向输运。自驱动布朗粒子由于弹性链的限制,只能沿着链的方向运动。研究发现自驱动布朗粒子间的弹性限制作用、自驱动粒子的自驱动速度、数量等会影响自驱动粒子的平均速度。其中,自驱动粒子间的限制作用在粒子的输运中起主要作用,当弹性系数增大时,粒子的平均速度会逐渐减小,最后趋于零;存在一个自驱动速度,使得粒子的平均速度达到最大值;当自驱动粒子的数量趋近于无穷时,平均速度趋近于零。 第三章我们研究了由二维周期受限通道产生的熵垒和外界施加的能垒的相互作用对被动布朗粒子运动的影响。由于该通道垂直方向的宽度要远远小于水平方向的长度,被动布朗粒子倾向于沿着不受限的方向,即水平方向运动。经研究发现:在存在无偏外力的情况下,熵垒和能垒之间存在竞争,导致尺寸不同的被动粒子往不同的方向运动。当粒子的尺寸介于某两个临界值之间时,粒子会往右运动;当粒子的尺寸在这两个临界值范围之外时,粒子反而会往左运动,其中这两个临界值的大小由数值模拟的参数决定。 第四章我们研究了存有旋转障碍物的封闭盒子对手征粒子运动的影响。手征粒子在该装置中运动时,会受到其他布朗粒子、盒子边界以及旋转障碍物的限制。在本章中我们研究发现:当障碍物的角速度、手征粒子的手征和自驱动速度三者满足一定的等量关系时,混合的手征粒子能够完全分离,分离效率达到最大,由此我们提出了一种新的手征粒子分离方法,即利用两个反向旋转的障碍物分离混合的手征粒子。