Studies of stochastic thermodynamics with optical tweezers (2022)
- Authors:
- Autor USP: KAMIZAKI, LUCAS PRADO - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- DOI: 10.11606/D.76.2022.tde-13072022-121617
- Subjects: PROCESSOS ESTOCÁSTICOS; ÓPTICA
- Keywords: Conversão informação-energia; Finite-time thermodynamics; Information-to-energy conversion; Optimal protocols; Protocolos ótimos; Termodinâmica em tempo finito
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Nos últimos trinta anos, avanços experimentais e teóricos permitiram a investigação da termodinâmica de sistemas pequenos fora do equilíbrio. Em 1998, Ken Sekimoto mostrou que trabalho e calor podem ser associados a trajetórias individuais de uma partícula Browniana, e essas grandezas se tornam quantidade estocásticas com uma distribuições de probabilidade associadas. Um estudo de caso paradigmático em termodinâmica estocática é o de uma partícula imersa em um fluido e presa em um potencial harmônico, uma situação rotineiramente atingida com pinças ópticas. Usando as interações da luz com a matéria, pinças ópticas podem aprisionar e controlar partículas coloidais. Portanto, pinças ópticas são ferramentas poderasas e versáteis na análise da termodinâmica de sistemas pequenos. Nesta dissertação, nós simulamos a dinâmica de uma partícula coloidal aprisionada em uma pinça óptica em diferentes contextos da termodinâmica estocástica. Desta forma, nós pudemos verificar a viabilidade e os parâmetros adequados para realizar os experimentos na prática. Os dois principais tópicos estudados são de otimização de protocolos e a conversão informação-energia. Uma vez que a distribuição de probabilidade do trabalho depende do protocolo, diferentes protocolos terão valores médios para o trabalho distintos. Entre todos os protocolos, o nosso interesse esta no protocolo ótimo, isto é, o protocolo que possui o valor mínimo do trabalho médio. Geralmente é díficil encontrar expressões analíticaspara o protocolo ótimo e, frequentemente, outros métodos são necessários. O primeiro resultado principal é que nós determinamos numericamente a performance de outros métodos (para processos lentos e para processos fracos) para diferentes tempos de protocolo e intensidades. Além do controle do sistema através do protocolo, a informação sobre o estado permite experimentos do tipo Demômio de Maxwell. O segundo resultado principal é a proposta de um novo experimento de feedback, simplificando as ideias apresentadas em trabalhos anteriores. Desta forma, nós conseguimos calcular a dependência da conversão informação-energia com o tempo de atraso. As simplificações feitas permitem o estudo de experimento de feedback com nossa capacidade experimental atual
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2022
- Data da defesa: 24.02.2022
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
KAMIZAKI, Lucas Prado. Studies of stochastic thermodynamics with optical tweezers. 2022. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2022. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-13072022-121617/. Acesso em: 08 abr. 2026. -
APA
Kamizaki, L. P. (2022). Studies of stochastic thermodynamics with optical tweezers (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-13072022-121617/ -
NLM
Kamizaki LP. Studies of stochastic thermodynamics with optical tweezers [Internet]. 2022 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-13072022-121617/ -
Vancouver
Kamizaki LP. Studies of stochastic thermodynamics with optical tweezers [Internet]. 2022 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-13072022-121617/ - Estudos de nanotermodinâmica e informação em pinças ópticas
- Performance of optimal linear-response processes in driven Brownian motion far from equilibrium
- Fluctuation theorems with optical tweezers: theory and practice
- Experimental verification of optimal finite-time processes with colloidal particles in optical tweezers
- Modulated optical tweezers as a dynamical tool for stochastic thermodynamics
- Studies of stochastic thermodynamics with optical weezers
- Stochastic thermodynamics with optically trapped colloidal particles
Informações sobre a disponibilidade de versões do artigo em acesso aberto coletadas automaticamente via oaDOI API (Unpaywall).
Por se tratar de integração com serviço externo, podem existir diferentes versões do trabalho (como preprints ou postprints), que podem diferir da versão publicada.
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
