С.Ш. Рехвиашвили1, А.Б. Литвинов2

1,2 ИПМА КБНЦ РАН (г. Нальчик, Россия)
1 rsergo@mail.ru

Постановка проблемы. В работе на практическом примере исследуется одна из важнейших проблем неравновесной термодинамики и синергетики – образование упорядоченных структур из случайных процессов в открытых системах.

Цель. Рассмотреть возможность получения постоянного электрического напряжения из гауссовского стационарного белого электрического шума с помощью нелинейной цепи.

Результаты. Предложена, реализована и экспериментально исследована принципиальная схема преобразователя, основанная на применении диодов Шоттки с малым встроенным сопротивлением и широтно-импульсной модуляции. Продемонстрирована устойчивая работоспособность преобразователя. Установлено, что никакая реальная хаотическая динамическая система не может быть приведена в идеальное упорядоченное состояние.

Практическая значимость. Полученные результаты могут лечь в основу создания альтернативного и возобновляемого источника электрической энергии.

Рехвиашвили С.Ш., Литвинов А.Б. Формирование постоянного электрического сигнала из стационарного белого шума // Нелинейный мир. 2025. Т. 23. № 1. С. 5–10. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700970-202501-01

1. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах – от диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. М.: Мир. 1979. 512 с.
2. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: новый диалог человека с природой. М.: URSS. 2020. 320 с.
3. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. М.: Мир. 2002. 451 с.
4. Reimann P. Brownian motors: noisy transport far from equilibrium. Phys. Rep. 2002. V. 361 (2-4). P. 57–265.
5. Kalinay P., Slanina F. Feynman-Smoluchowski ratchet in an effective one-dimensional picture. Phys. Rev. E. 2018. V. 98. P. 042141.
6. Astumian R.D. Thermodynamics and kinetics of a Brownian motor. Science. 1997. V. 276. № 5314. P. 917–922.
7. Hanggi P., Marchesoni F. Artificial Brownian motors: Controlling transport on the nanoscale. Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. № 1. P. 387–342.
8. Balzani V., Credi A., Venturi M. Light powered molecular machines. Chem. Soc. Rev. 2009. V. 38. № 6. P. 1542–1550.
9. Saper G., Hess H. Synthetic systems powered by biological molecular motors. Chem. Rev. 2020. V. 120. № 1. P. 288–309.
10. Lin Y.-M., Appenzeller J., Chen Zh., Avouris Ph. Electrical transport and 1/f noise in semiconducting carbon nanotubes. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2007. V. 37. № 1–2. P. 72–77.
11. Thibado P. M., Neu J. C., Pradeep Kumar, Surendra Singh, Bonilla L.L. Charging capacitors from thermal fluctuations using diodes. Phys. Rev. E. 2023. V. 108. P. 024130.
12. Тимашев С.Ф. Фликкер-шумовая спектроскопия: информация в хаотических сигналах. М.: Физматлит. 2007. 248 с.
13. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь. 1989. 656 с.
14. Datasheet MT3608. High efficiency 1.2 MHz 2 A step up converter, Xi'an Aerosemi Technology Co., Ltd. P. 1–7.
15. Sekimoto K. Stochastic Energetics. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 2010. 322 p.