Euler Arches and Duffing Springs of a Few Nanometers in Size

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The molecular dynamics of a rod-like oligomer of N-isopropylmethacrylamide and helical oligomers of pyridine-furan several nanometers in size are studied by full-atomic computer simulation. It is shown that, under compression and tension, the dynamics of the oligomers are similar to the dynamics of classical bistable constructions such as Euler arches and Duffing oscillators. The critical values of power loads at which the dynamic states of oligomers bifurcate and the dynamics of oligomers become bistable are determined. It is shown that in the region of bistability oligomers can switch to the regime of spontaneous vibrations activated by thermal fluctuations of the environment at room temperature. For the regime of spontaneous vibrations, the effect of stochastic resonance is demonstrated. The possibility of using bistable oligomers for the detection of single organic molecules in solutions is discussed.

作者简介

V. Avetisov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences; Design Center for Molecular Machines

Email: avetisov@chph.ras.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

A. Astakhov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: avetisov@chph.ras.ru
Moscow, Russia

A. Valov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: avetisov@chph.ras.ru
Moscow, Russia

A. Markina

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: avetisov@chph.ras.ru
Moscow, Russia

A. Muratov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences; Design Center for Molecular Machines

Email: avetisov@chph.ras.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

V. Petrovsky

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences; Design Center for Molecular Machines

Email: avetisov@chph.ras.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

M. Frolkina

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences; Design Center for Molecular Machines

编辑信件的主要联系方式.
Email: avetisov@chph.ras.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

参考

  1. Peschot A. // Micromachines. 2015. V. 6. № 8. P. 1046.
  2. Dutreix C., Avriller R., Lounis B. et al. // Phys. Rev. Res. 2020. V. 2. № 2. P. 023268.
  3. Benda L., Doistau B., Rossi-Gendron C. et al. // Commun. Chem. 2019. V. 2. № 1. P. 1.
  4. Erbas-Cakmak S., Kolemen S., Sedgwick A. C. et al. // Chem. Soc. Rev. 2018. V. 47. P. 2228.
  5. Varghese S., Elemans J. A. A. W., Rowan A. E. et al. // Chem. Sci. 2015. V. 6. P. 6050.
  6. Shu T., Shen Q., Zhang X. et al. // Analyst. 2020. V. 145. № 17. P. 5713.
  7. Lemme M.C., Wagner S., Lee K. et al. // Research. 2020. V. 2020. P. 1.
  8. Zhang L., Marcos V., Leigh D.A. // PNAS. 2018. V. 115. № 38. P. 9397.
  9. Shi Z.-T., Zhang Q., Tian H. et al. // Adv. Intelligent Systems. 2020. V. 2. № 5. P. 1900169.
  10. Aprahamian I. // ACS Central Sci. 2020. V. 6. № 3. P. 347.
  11. Nicoli F., Paltrinieri E., Tranfić M. // Coord. Chem. Rev. 2021. V. 428. P. 213589.
  12. Evans D.J., Searles D.J. // Adv. Phys. 2002. V. 51. № 7. P. 1529.
  13. Seifert U. // Rep. Prog. Phys. 2012. V. 75. № 12. P.126001.
  14. Horowitz J.M., Gingrich T.R. // Nat. Phys. 2020. V. 16. № 1. P. 15.
  15. Ciliberto S. // Phys. Rev. X. 2017. V. 7. P. 021051.
  16. Wang G.M., Sevick E.M., Mittag E. et al. //Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. № 5. P. 050601.
  17. Jop P., Petrosyan A., Ciliberto S. // Europhys. Lett. 2008. V. 81. № 5. P. 50005.
  18. Vroylandt H., Esposito M., Verley G. // Phys. Rev. Lett. 2020. V. 124. № 25. P. 250603.
  19. Аветисов В.А., Гольданский В.И. // УФН. 1996. Т. 166. № 8. С. 873.
  20. Avetisov V.A., Goldanskii V.I. // PNAS. 1996. V. 93. P. 11 435.
  21. Аветисов В.А. Гольданский В.И. // Хим. физика. 1997. Т. 16. № 8. С. 59.
  22. Аветисов В.А. // Хим. физика. 2003. Т. 22. № 2. С. 16.
  23. Arnold V.I. / Catastrophe Theory. Berlin-Heidelberg: Springer, 1984.
  24. Poston T., Stewart I. Catastrophe theory and its applications. Mineola, N.Y.: Dover Publication, 1996.
  25. Duffing G. Erzwungene schwingungen bei veranderlicher Eigenfrequenz und ihre technische Bedeutung. Sammlung Vieweg № 41–42. F. Vieweg & Sohn, 1918.
  26. Chaos / Eds. Korsch H.J., Jodl H.-J., Hartmann T. Berlin–Heidelberg: Springer, 2008. P. 157.
  27. Kramers H.A. // Physica. 1940. V. 7. № 4. P. 284.
  28. Benzi R., Sutera A., Vulpiani A. // J. Phys. A: Math. Gen. 1981. V. 14. № 11. P. L453.
  29. Benzi R., Parisi G., Sutera A. et al. // Tellus. 1982. V. 34. № 1. P. 10.
  30. Benzi R., Parisi G., Sutera A. et al. // SIAM J. Appl. Mathem. 1983. V. 43. № 3. P. 565
  31. Gammaitoni L., Haönggi P., Jung P. et al. // Rev. Modern Phys. 1998. V. 70. № 1. P. 223.
  32. Wellens T., Shatokhin V., Buchleitner A. // Rep. Prog. Phys. 2004. V. 67. № 1. P. 45.
  33. Baughman R.H., Cui C., Zakhidov A.A., Iqbal Z.r et al. // Science. 1999. V. 284. P. 1340.
  34. Fujii H., Setiadi A., Kuwahara Y. et al. // Appl. Phys. Lett. 2017. V. 111. № 13. P. 133501.
  35. Huang K., Zhang S., Li J. et al // Microsystem Technol. 2019. V. 25. № 11. P. 4303.
  36. Ackerman M.L., Kumar P., Neek-Amal M. et al. // Phys. Rev. Lett. V. 117. № 12. P. 126 801.
  37. Hayashi K., Lorenzo S., Manosas M. et al. // Phys. Rev. X. 2012. V. 2. № 3. P. 031 012.
  38. Cecconi C., Shank E.A., Bustamante C. et al. // Science. 2005. V. 309. № 5743. P. 2057.
  39. Avetisov V.A., Markina A.A. Valov A.F. // J. Phys. Chem. Lett. 2019. V. 10. № 17. P. 5189.
  40. Avetisov V.A., Frolkina M.A., Markina A. et al // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 3264.
  41. Markina A., Muratov A., Petrovskyy V. et al. // Nanomaterials. 2020. V. 10. P.2519.
  42. Convertine A.J., Ayres N., Scales C.W. et al. // Biomacromolecules. 2004. V. 5. № 4. P. 1177.
  43. Gao Y., Wei M., Li X. et al. // Macromol. Res. 2017. V. 25. № 6. P. 513.
  44. Kamath G., Deshmukh S.A., Baker G.A. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15. № 30. P. 12667.
  45. Jones R.A., Civcir P.U. // Tetrahedron. 1997. V. 53. № 34. P. 11529.
  46. Sahu H., Gupta S., Gaur P. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. № 32. P. 20647.
  47. Berendsen H.J.C., Grigera J.R., Straatsma T.P. // J. Phys. Chem. 1987. V. 91. № 24. P. 6269.
  48. Abraham M.J., Murtola T., Schulz R. et al. // Software X. 2015. V. 1–2. P. 19.
  49. Kaminski G.A., Friesner R.A., Tirado-Rives J. et al. // J. Phys Chem. B. 2001. V. 105. № 28. P. 6474.
  50. Liang X., Nakajima K. // Macromol. Chem. Phys. 2018. V. 219. № 3. P. 1700394.
  51. Bussi G., Donadio D., Parrinello M. // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. № 1. P. 014101.
  52. Avetisov V.A, Kuz’min V.V, Anikin S.A. // Chem. Phys. 1987. V. 112. № 2. P. 179.
  53. Lai Z., Leng Y. // Mech. Systems Signal Processing. 2016. V. 81. P. 60.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (471KB)
3.

下载 (714KB)
4.

下载 (435KB)
5.

下载 (155KB)
6.

下载 (673KB)
7.

下载 (462KB)
8.

下载 (328KB)
9.

下载 (459KB)
10.

下载 (203KB)
11.

下载 (404KB)
12.

下载 (152KB)

版权所有 © В.А. Аветисов, А.М. Астахов, А.Ф. Валов, А.А. Маркина, А.Д. Муратов, В.С. Петровский, М.А. Фролкина, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».