获奖情况：2014年度广东省科学技术奖二等奖

完成人员：艾保全， 钟伟荣 ， 邵元智

成果简介：

项目内容属于非平衡统计物理的研究领域，主要在噪声驱动和利用的理论基础上研究低维非线性系统中物质(布朗粒子)和能量(热)的非平衡输运。相关研究对非平衡统计物理学的基础理论和应用都有重要的价值，本项目取得成果如下:
1）低维非线性系统中热（声子）的非平衡输运的研究。理论上首次发现准二维体系的热导率随着厚度的增加而降低，被著名研究组用来解释实验观测。低维系统由于空间维度限制，表现出反常热传导特性。石墨烯等低维材料具有超高热导率的实验结果，引起了广泛的关注，然而，实验结果都还没有合适的理论解释。本项目以准二维体系为研究对象，从理论上发现热导率随着厚度的增加而降低，并用层间声子散射机制成功解释了这一现象， 得到了实验研究同行的认可和采用。依据这一关系，从理论上解释超薄石墨烯具有超高热导率特性。 项目根据热导率和厚度的关系，构造厚度不对称热二极管，得到了理想的整流效果。
2） 低维非线性系统中噪声驱动理论的研究。发展了非线性系统中关联多噪声响应理论，该理论具有普适性被国内外同行广泛推广到生物、化学、生态、金融等非线性领域。非线性系统中的噪声响应理论在物理，生物，化学等领域有着广泛的应用，但对于复杂的系统中关联多噪声，传统的随机模拟方法不再适用，影响了噪声响应理论在这些领域的应用。 为了解决这一问题，项目研究了在非线性系统中关联多噪声对系统的驱动作用，发展了解决这类问题的解析方法 ，并揭示了加性噪声，乘性噪声，噪声关联在非线性系统响应本质。 同时，在非线性系统中引入时空关联和乘性噪声关联的新概念， 丰富了非线性系统中噪声效应的理论体系。该方向的3篇代表作共被他引214次，成为非线性系统中噪声效应领域的经典参考文献。
3）熵垒中布朗马达的非平衡定向输运的研究。提出了熵垒驱动的布朗粒子整流的新机制，并澄清了一个传统理论的错误观点。布朗粒子由于随机性，整流效率低，整体运动难控制，为了解决这个问题，项目首次将熵垒与布朗马达相结合，通过控制宏观量（几何结构，温度等）来实现对布朗粒子运动控制。并发现由于熵垒的存在，即使在绝热近似下，热噪声在一定条件下，也能够促进能量的转化， 澄清了早前关于热噪声对布朗热机效率影响的错误观点。
项目在处理低维非线性系统中的噪声，热，布朗粒子方面，给出了一些独特的研究思想和方法，解决了一些关键性的科学问题，丰富和发展了非平衡统计物理的理论，促进了理论物理这一领域的发展。项目共发表47篇SCI论文，包括物理学权威期刊Phys. Rev. E/B 22 篇， J. Chem. Phys. 7篇， Appl. Phys. Lett. 2篇， 被Reviews of Modern Physics, Nature Materials, Advances in Physics 等期刊正面他引598次，其中10篇代表作被正面他引379次。