مجله علمی تفریحی بیبیس
0

دانلود کتاب اتلاف و کنترل در سیستم های غیر تعادلی میکروسکوپی

بازدید 594
  • عنوان کتاب: Dissipation and Control in Microscopic Nonequilibrium Systems
  • نویسنده: Steven-J.-Large
  • حوزه: سیستمهای غیر تعادلی
  • سال انتشار: 2022
  • تعداد صفحه: 240
  • زبان اصلی: انگلیسی
  • نوع فایل: pdf
  • حجم فایل: 7.59 مگابایت

شامل چندین محور تحقیقاتی مستقل، دکتر. پایان نامه استیون لارج به طیف گسترده ای از سؤالات باز مهم در مکانیک آماری غیرتعادلی می پردازد، زیرشاخه ای از فیزیک که نویدبخش بینش هایی در مورد اصول طراحی سیستم های بیولوژیکی در مقیاس مولکولی است. کار پایان نامه استیو گسترش چندوجهی از چارچوب کنترل قطعی را ایجاد می کند که در 20 سال گذشته در این زمینه به سیستم هایی که به شدت در نوسان و مستقل هستند، ایجاد می کند، در نتیجه کاربرد ایده های ترمودینامیک تصادفی برای درک ماشین های مولکولی در فناوری نانو و در فناوری نانو را تسهیل می کند. موجودات زنده. این پایان نامه شامل چندین نوع متمایز از مشارکت است: مشتقات صرفا نظری، شبیه سازی های عددی برای توصیف سیستماتیک سیستم های مدل، طراحی تجربی، و تجزیه و تحلیل داده های تجربی. استیو در بررسی کنترل سیستم‌های میکروسکوپی با نوسان شدید، نتایج ساده، قابل حمل و به‌طور شگفت‌انگیزی کلی به دست آورد (که پس از بازتاب شهودی هستند). او متعاقباً این کار را به تنظیمات مستقل تعمیم داد و ارتباطی با ادبیات سینتیک شیمیایی برقرار کرد. به عنوان بخشی از این پروژه، استیو یک نقطه کور مفهومی را در تحقیقات ترمودینامیک تصادفی اخیر کشف کرد و تعمیم دقیق مفاهیم ترمودینامیک بنیادی را به سیستم‌های پیچیده خودمختار ایجاد کرد. در جنبه کاربردی، استیو این پیشرفت‌های نظری را با طراحی، تجزیه و تحلیل تجربی و تفسیر اولین نمایش (توسط همکاران سارا تافویا و کارلوس بوستامانت، دانشگاه کالیفرنیا برکلی) از کاربرد این روش عمومی (که برخی از ماشین‌های طبیعی تکامل یافته نشان می‌دهند) به کار انداخت. شواهد کاربرد او داده‌های خام حاصل از آزمایش‌های تک مولکولی تعادلی روی مولکول‌های DNA کوچک را تجزیه و تحلیل کرد و آزمایش‌های غیرتعادلی بعدی را طراحی کرد که نشان می‌دهد پروتکل‌های بهینه‌سازی شده با استفاده از این چارچوب به طور سیستماتیک و آماری به طور قابل‌توجهی اتلاف انرژی را در مقایسه با پروتکل‌های ساده، در طیف گسترده‌ای از سرعت‌های باز شدن تجربی و DNA بسیار متفاوت کاهش می‌دهند. مولکول ها.

Encompassing several independent research thrusts, Dr. Steven Large’s thesis tackles a wide range of important open questions in nonequilibrium statistical mechanics, a subfield of physics that promises insights into the design principles of molecular-scale biological systems. Steve’s thesis work establishes a multifaceted extension of the deterministic control framework that has been the workhorse of the field for the past 20 years to systems that are strongly fluctuating and autonomous, thereby facilitating the application of stochastic thermodynamics ideas to understand molecular machines in nanotechnology and in living things. This thesis contains several distinct types of contributions: purely theoretical derivations, numerical simulations to systematically characterize model systems, experimental design, and analysis of experimental data. In his examination of the control of strongly fluctuating microscopic systems, Steve derived simple, tractable, and surprisingly general conclusions (that upon reflection are intuitive). He subsequently generalized this work to autonomous settings, establishing connections to the chemical kinetics literature. As part of this project, Steve uncovered a conceptual blind spot in recent stochastic thermodynamics research, establishing the rigorous generalization of fundamental thermodynamics concepts to autonomous complex systems. On the applied side, Steve put these theoretical developments to work by designing, analyzing, and interpreting the first experimental demonstration (by collaborators Sara Tafoya and Carlos Bustamante, UC Berkeley) of the utility of this generally applicable method (that some naturally evolved machines show evidence of using) for designing energetically efficient control in biomolecules: drive slowly where friction is large and rapidly where friction is small. He analyzed raw data from equilibrium single-molecule experiments on small DNA molecules and designed subsequent nonequilibrium experiments demonstrating that protocols optimized using this framework systematically and statistically significantly reduced energy loss compared to naive protocols, across a wide range of experimental unfolding speeds and wildly different DNA molecules.

این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:

Download: Dissipation and Control in Microscopic Nonequilibrium Systems

نظرات کاربران

  •  چنانچه دیدگاه شما توهین آمیز باشد تایید نخواهد شد.
  •  چنانچه دیدگاه شما جنبه تبلیغاتی داشته باشد تایید نخواهد شد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.