Dissipation and Control in Microscopic Nonequilibrium Systems / Large, Steven J.  

Público ISBD Ningún comentario para este registro. Título : Dissipation and Control in Microscopic Nonequilibrium Systems Tipo de documento: documento electrónico Autores: Large, Steven J., Mención de edición: 1 ed. Editorial: [s.l.] : Springer Fecha de publicación: 2021 Número de páginas: XVII, 236 p. 49 ilustraciones, 42 ilustraciones en color. ISBN/ISSN/DL: 978-3-030-85825-4 Nota general: Libro disponible en la plataforma SpringerLink. Descarga y lectura en formatos PDF, HTML y ePub. Descarga completa o por capítulos. Idioma : Inglés (eng) Palabras clave: Termodinámica  Biofísica  Biomoléculas  Física Estadística  Moléculas  Biofísica molecular  Bio y macromoléculas Clasificación: 536.7 Resumen: Esta tesis establece una extensión multifacética del marco de control determinista que ha sido un caballo de batalla de la mecánica estadística de desequilibrio, a mecanismos de control estocásticos, discretos y autónomos. Esto facilita la aplicación de ideas de la termodinámica estocástica a la comprensión de las máquinas moleculares en la nanotecnología y los seres vivos. También proporciona una escala para evaluar la eficiencia energética en desequilibrio de las máquinas moleculares, pautas para diseñar máquinas sintéticas efectivas y una perspectiva sobre los principios de ingeniería que gobiernan la transducción microscópica eficiente de energía lejos del equilibrio. La tesis también documenta el diseño, análisis e interpretación del autor de la primera demostración experimental de la utilidad de este método de aplicación general para diseñar controles energéticamente eficientes en biomoléculas. Los protocolos diseñados utilizando este marco redujeron sistemáticamente la disipación, en comparación con protocolos ingenuos, en horquillas de ADN en una amplia gama de velocidades de desarrollo experimental y entre secuencias con características físicas tremendamente diferentes. Nota de contenido: Chapter 1. Introduction -- Chapter 2. Theoretical background -- Chapter 3. DNA hairpins I: Calculating the generalized friction -- Chapter 4. DNA Hairpins II: reducing dissipation in nonequilibrium protocols -- Chapter 5. DNA Hairpins III: robustness, variability, and conclusions -- Chapter 6. Stochastic control in microscopic nonequilibrium systems -- Chapter 7. Optimal discrete control: minimizing dissipation in discretely driven systems -- Chapter 8. On dissipation bounds: discrete stochastic control of nonequilibrium systems -- Chapter 9. Free energy transduction within autonomous systems -- Chapter 10. Hidden excess power and autonomous Maxwell demons in strongly coupled nonequilibrium systems -- Chapter 11. Conclusions and outlook. Tipo de medio : Computadora Summary : This thesis establishes a multifaceted extension of the deterministic control framework that has been a workhorse of nonequilibrium statistical mechanics, to stochastic, discrete, and autonomous control mechanisms. This facilitates the application of ideas from stochastic thermodynamics to the understanding of molecular machines in nanotechnology and in living things. It also gives a scale on which to evaluate the nonequilibrium energetic efficiency of molecular machines, guidelines for designing effective synthetic machines, and a perspective on the engineering principles that govern efficient microscopic energy transduction far from equilibrium. The thesis also documents the author's design, analysis, and interpretation of the first experimental demonstration of the utility of this generally applicable method for designing energetically-efficient control in biomolecules. Protocols designed using this framework systematically reduced dissipation, when compared to naive protocols, in DNA hairpins across a wide range of experimental unfolding speeds and between sequences with wildly different physical characteristics. Enlace de acceso : https://link-springer-com.biblioproxy.umanizales.edu.co/referencework/10.1007/97 [...] Dissipation and Control in Microscopic Nonequilibrium Systems [documento electrónico] / Large, Steven J.,  . -  1 ed.  . - [s.l.] : Springer, 2021 . - XVII, 236 p. 49 ilustraciones, 42 ilustraciones en color. ISBN : 978-3-030-85825-4 Libro disponible en la plataforma SpringerLink. Descarga y lectura en formatos PDF, HTML y ePub. Descarga completa o por capítulos. Idioma : Inglés (eng) Palabras clave: Termodinámica  Biofísica  Biomoléculas  Física Estadística  Moléculas  Biofísica molecular  Bio y macromoléculas Clasificación: 536.7 Resumen: Esta tesis establece una extensión multifacética del marco de control determinista que ha sido un caballo de batalla de la mecánica estadística de desequilibrio, a mecanismos de control estocásticos, discretos y autónomos. Esto facilita la aplicación de ideas de la termodinámica estocástica a la comprensión de las máquinas moleculares en la nanotecnología y los seres vivos. También proporciona una escala para evaluar la eficiencia energética en desequilibrio de las máquinas moleculares, pautas para diseñar máquinas sintéticas efectivas y una perspectiva sobre los principios de ingeniería que gobiernan la transducción microscópica eficiente de energía lejos del equilibrio. La tesis también documenta el diseño, análisis e interpretación del autor de la primera demostración experimental de la utilidad de este método de aplicación general para diseñar controles energéticamente eficientes en biomoléculas. Los protocolos diseñados utilizando este marco redujeron sistemáticamente la disipación, en comparación con protocolos ingenuos, en horquillas de ADN en una amplia gama de velocidades de desarrollo experimental y entre secuencias con características físicas tremendamente diferentes. Nota de contenido: Chapter 1. Introduction -- Chapter 2. Theoretical background -- Chapter 3. DNA hairpins I: Calculating the generalized friction -- Chapter 4. DNA Hairpins II: reducing dissipation in nonequilibrium protocols -- Chapter 5. DNA Hairpins III: robustness, variability, and conclusions -- Chapter 6. Stochastic control in microscopic nonequilibrium systems -- Chapter 7. Optimal discrete control: minimizing dissipation in discretely driven systems -- Chapter 8. On dissipation bounds: discrete stochastic control of nonequilibrium systems -- Chapter 9. Free energy transduction within autonomous systems -- Chapter 10. Hidden excess power and autonomous Maxwell demons in strongly coupled nonequilibrium systems -- Chapter 11. Conclusions and outlook. Tipo de medio : Computadora Summary : This thesis establishes a multifaceted extension of the deterministic control framework that has been a workhorse of nonequilibrium statistical mechanics, to stochastic, discrete, and autonomous control mechanisms. This facilitates the application of ideas from stochastic thermodynamics to the understanding of molecular machines in nanotechnology and in living things. It also gives a scale on which to evaluate the nonequilibrium energetic efficiency of molecular machines, guidelines for designing effective synthetic machines, and a perspective on the engineering principles that govern efficient microscopic energy transduction far from equilibrium. The thesis also documents the author's design, analysis, and interpretation of the first experimental demonstration of the utility of this generally applicable method for designing energetically-efficient control in biomolecules. Protocols designed using this framework systematically reduced dissipation, when compared to naive protocols, in DNA hairpins across a wide range of experimental unfolding speeds and between sequences with wildly different physical characteristics. Enlace de acceso : https://link-springer-com.biblioproxy.umanizales.edu.co/referencework/10.1007/97 [...]

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