什么是布朗电机

布朗电机是纳米级或分子装置，通过它们可以控制热激活过程（化学反应），并用于在空间中产生定向运动并进行机械或电气工作。这些微型发动机的工作环境是粘度占主导地位的惯性，而热噪声使在特定方向上的运动与在飓风中行走一样困难：将这些电动机沿所需方向推动的力与由发动机施加的随机力相比是很小的。由于此类电动机非常依赖于随机热噪声，因此布朗电动机仅在纳米级可行。

“布朗电动机”一词最初是由彼得·汉吉（PeterHänggi）在1995年提出的：与分子电动机相比，布朗电动机的一个显着特征是输出响应通常仅松散地耦合到输入扰动和波动作用。

在生物学中，细胞中许多基于蛋白质的分子马达实际上可能是布朗马达。这些分子马达将ATP中存在的化学能转化为机械能。布朗电动机的一个例子是ATP酶电动机，其水解ATP以产生波动的各向异性高能势。沿路径的各向异性电势会使粒子（例如离子或多肽）的运动发生偏向；结果本质上将是其净运动在一个方向上强烈偏向的粒子的扩散。粒子的易位只会与ATP的水解松散耦合。

布朗运动的动力学和活动是理论和实验生物物理研究的当前主题。布朗电机有时使用Fokker-Planck方程或蒙特卡洛方法进行建模。目前，许多研究人员致力于了解分子级电动机在热噪声不可忽略的环境中如何工作。此类电动机的热力学受到波动定理，泵浦量化定理和泵浦限制定理的影响。