論文の概要: Chiral thermodynamics in tailored chiral optical environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.11455v1
- Date: Mon, 21 Dec 2020 16:20:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-20 00:30:28.178220
- Title: Chiral thermodynamics in tailored chiral optical environments
- Title（参考訳）: 配向キラル光学環境におけるキラル熱力学
- Authors: Gabriel Schnoering, Samuel Albert, Antoine Canaguier-Durand, Cyriaque
Genet
- Abstract要約: 光学双安定電位に拡散する過度に損傷したキラルナノ粒子の運動を記述する光学モデルを提案する。
そこで本研究では,各ビームの偏光を制御して,初期不安定性を変化させることなく,光学的光学的環境を定常波でどのように誘導するかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present an optomechanical model that describes the stochastic motion of an
overdamped chiral nanoparticle diffusing in the optical bistable potential
formed in the standing-wave of two counter-propagating Gaussian beams. We show
how chiral optical environments can be induced in the standing-wave with no
modification of the initial bistability by controlling the polarizations of
each beam. Under this control, optical chiral densities and/or an optical
chiral fluxes are generated, associated respectively with reactive vs.
dissipative chiral optical forces exerted on the diffusing chiral nanoparticle.
This optomechanical chiral coupling bias the thermodynamics of the thermal
activation of the barrier crossing, in ways that depend on the nanoparticle
enantiomer and on the optical field enantiomorph. We show that reactive chiral
forces, being conservative, contribute to a global, enantiospecific, change of
the Helmholtz free energy bistable landscape. In contrast, when the chiral
nanoparticle is immersed in a dissipative chiral environment, the symmetry of
the bistable potential is broken by non-conservative chiral optical forces. In
this case, the chiral electromagnetic fields continuously transfer, through
dissipation, mechanical energy to the chiral nanoparticle. For this chiral
nonequilibrium steady-state, the thermodynamic changes of the barrier crossing
take the form of heat transferred to the thermal bath and yield chiral
deracemization schemes that can be explicitly calculated within the framework
of our model. Three-dimensional stochastic simulations confirm and further
illustrate the thermodynamic impact of chirality. Our results reveal how chiral
degrees of freedom both of the nanoparticle and of the optical fields can be
transformed into true thermodynamics control parameters, thereby demonstrating
the significance of optomechanical chiral coupling in stochastic
thermodynamics.
- Abstract（参考訳）: 2本の対向伝播ガウスビームの定在波に生じる光学双安定ポテンシャルを拡散する過減衰キラルナノ粒子の確率運動を記述する光学力学的モデルを提案する。
各ビームの偏光を制御して、初期ビスタビリティを変化させることなく、立位波にキラルな光環境を誘導する方法を示す。
この制御の下で、拡散するキラルナノ粒子に作用する反応性対散逸性キラル光学力と、それぞれ関連して光学的キラル密度および/または光学的キラルフラックスを生成する。
この光学的キラルカップリングは、ナノ粒子のエナンチオマーや光学界のエナンチオモルフィックに依存する方法で、バリア交差の熱的活性化の熱力学をバイアスする。
反応性カイラル力は保守的であり、ヘルムホルツ自由エネルギー双安定景観のグローバルでエナンチオ特異的な変化に寄与している。
対照的に、キラルナノ粒子が散逸性キラル環境に浸漬されると、バイスタブルポテンシャルの対称性は非保存性キラル光学力によって破壊される。
この場合、キラル電磁場は放散、機械的エネルギーをカイラルナノ粒子に連続的に伝達する。
このキラル非平衡定常状態に対して、バリア交差の熱力学的変化は熱浴に伝達される熱の形を取り、我々のモデルの枠組み内で明示的に計算できるキラル脱灰スキームを生成する。
三次元確率シミュレーションはキラリティーの熱力学的影響を検証し、さらに説明する。
この結果から, ナノ粒子と光学場の両方のキラル自由度が真の熱力学制御パラメータに変換できることが明らかとなり, 確率熱力学における光学的キラルカップリングの重要性が示された。
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