Studies of microscopic nonequilibrium stochastic dynamics in optical tweezers (2024)
- Authors:
- Autor USP: MARTINS, THALYTA TAVARES - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- DOI: 10.11606/T.76.2024.tde-21062024-102349
- Subjects: DINÂMICA ESTOCÁSTICA; ÓPTICA; TERMODINÂMICA
- Keywords: Armadilhas ópticas de feedback; Classical-quantum interface; Feedback optical traps; Interface clássico-quântica; Optical tweezers; Optimal protocols; Pinças ópticas; Protocolos ótimos; Stochastic thermodynamics; Termodinâmica estocástica
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Esta tese aborda o desenvolvimento de estudos sobre termodinâmica estocástica usando pinças ópticas, abrangendo desde regimes clássicos até quânticos. Inicialmente, a aplicação de processos fora do equilíbrio é explorada com partículas brownianas, e suas quantidades termodinâmicas são computadas através de trajetórias obtidas a partir de um conjunto de realizações. Leis termodinâmicas microscópicas e teoremas de flutuação, como a igualdade de Jarzynski e a relação de Crooks, são verificados através da implementação de protocolos de compressão e expansão via controle de intensidade do feixe. Os resultados mostram boa concordância com as expectativas teóricas e a robustez do nosso sistema experimental. Subsequentemente, é demonstrada a verificação experimental de protocolos ótimos (minimizando o trabalho dissipado médio) para compressão de armadilha e simulações para potenciais móveis. Os experimentos revelaram a melhor eficiência energética de processos ótimos, ou seja, apresentaram trabalho médio inferior ao dos lineares (subótimos), o que é consistente com a solução analítica. Em direção a protocolos eficientes, um sistema de feedback foi implementado para converter informação em energia, inspirado na ideia do demônio de Maxwell. Apesar dos desafios experimentais, os protocolos com feedback retornaram valores de trabalho médio inferiores aos sem feedback, e a eficiência pode ser explorada alterando os critérios do demônio. Finalmente, são fornecidos resultados iniciaisvisando explorações da termodinâmica estocástica na interface clássico-quântico através da investigação de partículas opticamente ativas presas (formadas por quantum dots). A análise do recuo das partículas revelou que a dinâmica de Langevin deve ser estendida para descrever nosso sistema com precisão
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2024
- Data da defesa: 22.04.2024
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
-
ABNT
MARTINS, Thalyta Tavares. Studies of microscopic nonequilibrium stochastic dynamics in optical tweezers. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-21062024-102349/. Acesso em: 31 dez. 2025. -
APA
Martins, T. T. (2024). Studies of microscopic nonequilibrium stochastic dynamics in optical tweezers (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-21062024-102349/ -
NLM
Martins TT. Studies of microscopic nonequilibrium stochastic dynamics in optical tweezers [Internet]. 2024 ;[citado 2025 dez. 31 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-21062024-102349/ -
Vancouver
Martins TT. Studies of microscopic nonequilibrium stochastic dynamics in optical tweezers [Internet]. 2024 ;[citado 2025 dez. 31 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-21062024-102349/ - Optical trapping of microparticles and development of dynamic optical potentials
- Aprisionamento óptico de micropartículas e desenvolvimento de potenciais ópticos dinâmicos
- Spectroscopic characterization of rare events in colloidal particle stochastic thermodynamics
- Dynamically controlled double-well optical potential for colloidal particles
- Dynamically controlled double-well optical potential for colloidal particles
- Nonequilibrium thermodynamics of process optimization using optical tweezers
- Optimal processes measurements in a dynamically modulated optical tweezers system
- Optical trapping of micro and nanoparticles and development of dynamic optical potentials
- Modulated optical tweezers as a dynamical tool for stochastic thermodynamics
- Experimental verification of optimal finite-time processes with colloidal particles in optical tweezers
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.76.2024.tde-21062024-102349 (Fonte: oaDOI API)
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