散逸のある巨視的量子トンネル現象の理論的数値的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09226225
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 松川 宏 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (20192750)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤井 久純 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70124873)
• Keywords: トンネル効果 / ラチェット / 散逸 / 摩擦 / フレンクル-コントローヴァモデル / 解析性の破れ / 静浄表面 / 不整合

Research Abstract

1,非対称周期ポテンシャル中の粒子が交流外力や雑音のもとで自発的な流れを生じる系はラチェットと呼ばれ、分子モーターの機構やマイクロマシーンでのモーターとして注目を集め、精力的な研究が行われている。これまでの研究では系は古典力学に従うとして行われてきたが、我々は量子力学に従った運動を行う量子ラチェットを提案しその運動を調べた。まず、オン-オフを繰り返す非対称ポテンシャル中の、熱浴と相互作用する粒子の運動を密度行列の方法により調べた。その結果、自発的な流れが生じることがわかったが、その方向はポテンシャルのオン-オフの周期、熱浴の温度などによって変わる。これは古典力学的なラチェットでは見られない振る舞いである。またこの流れは、熱浴との相互作用を切ると無くなる。我々はこの流れが熱浴との相互作用の結果生じる新しいタイプの量子効果であると考えている。また、一定の非対称ポテンシャル中で交流外場を受けているラチェットの問題も、経路積分の方法により調べた。この場合、熱浴との相互作用はCaldeira-Leggetにならって取り入れている。この場合にも、系は自発的流れを生じることがわかった。
2,電荷密度波は低温で巨視的量子トンネル効果による運動を起こすが、その際、位相ボルテックスリングのトンネル効果による形成の過程が重要であると考えられている。我々は半微視的なモデルから出発し、伝導電子と位相ボルテックスリングの相互作用の効果を経路積分の方法により調べ、そのI-V特性への影響を明らかにした。この結果は現在、投稿準備中である。
3,2つの物体間の摩擦の問題を1次元モデルに基づいて調べ、乱れの影響や特異なピン止め効果を議論した。これらは現在、古典力学的に扱っているが、量子力学的効果を調べることを計画している。

Research Products

• [Publications] T.Kawaguchi: "Static and dynamic properties of frictional phenomena in a one dimensional system with randomness." Physical Review B. 56・7. 4261-4265 (1997)
• [Publications] T.Kawaguchi: "Dynamical frictional phenomena in an incammensurate two-chain model." Physical Review B. 56・21. 13932-13942 (1997)
• [Publications] S.Yukawa: "Quantum Ratchets" Journal of Physical Society of Japan. 66・10. 2953-2956 (1997)
• [Publications] G.Tatara: "Dissipation Enhanced Asymmetric Transport in Quantum Ratchets." Journal of Physical Society of Japan. 67・4. (1998)
• [Publications] T.Kawaguchi: "Frictional phenomena in an incommensurate lattice system." Proc of the 2nd Tohwa Univ.Int.Meetings on Statistical phys.,World Scientific. (1998)