We show a diffusion enhancement of suspended polystyrene particles in an electrical on/off ratchet. The enhancement can be described by a simple master equation model. Furthermore, we find that the diffusion enhancement can be described by a general curve whose shape is only determined by the asymmetry of the ratchet repeat unit. The scaling of this curve can be explained from an analytical expression valid for small off-times. Finally, we demonstrate how the master equation model can be used to find the driving parameters for optimal particle separation.

1.
P.
Hänggi
and
F.
Marchesoni
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
387
(
2009
).
2.
A.
Oudenaarden
and
S. G.
Boxer
,
Science
285
,
1046
(
1999
).
3.
G.
Mahmud
,
C. J.
Campbell
,
K. J. M.
Bishop
,
Y. A.
Komarova
,
O.
Chaga
,
S.
Soh
,
S.
Huda
,
K.
Kandere-Grzybowska
, and
B. A.
Grzybowski
,
Nat. Phys.
5
,
606
(
2009
).
4.
S. E.
Hulme
,
W. R.
DiLuzio
,
S. S.
Shevkoplyas
,
L.
Turner
,
M.
Mayer
,
H. C.
Berg
, and
G. M.
Whitesides
,
Lab Chip
8
,
1888
(
2008
).
5.
B. J.
Lopez
,
N. J.
Kuwada
,
E. M.
Craig
,
B. R.
Long
, and
H.
Linke
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
220601
(
2008
).
6.
L. P.
Faucheux
,
L. S.
Bourdieu
,
P. D.
Kaplan
, and
A. J.
Libchaber
,
Phys. Rev. Lett.
74
,
1504
(
1995
).
7.
A.
Auge
,
A.
Weddemann
,
F.
Wittbracht
, and
A.
Hutten
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
183507
(
2009
).
8.
P.
Tierno
,
P.
Reimann
,
T. H.
Johansen
, and
F.
Sagués
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
230602
(
2010
).
9.
L.
Gao
,
M. A.
Tahir
,
L. N.
Virgin
, and
B. B.
Yellen
,
Lab Chip
11
,
4214
(
2011
).
10.
E.
Altintas
,
K. F.
Böhringer
, and
H.
Fujita
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
47
,
8673
(
2008
).
11.
J. S.
Bader
,
R. W.
Hammond
,
S. A.
Henck
,
M. W.
Deem
,
G. A.
McDermott
,
J. M.
Bustillo
,
J. W.
Simpson
,
G. T.
Mulhern
, and
J. M.
Rothberg
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
96
,
13165
(
1999
).
12.
C.
Marquet
,
A.
Buguin
,
L.
Talini
, and
P.
Silberzan
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
168301
(
2002
).
13.
L.
Gorre-Talini
,
S.
Jeanjean
, and
P.
Silberzan
,
Phys. Rev. E
56
,
2025
(
1997
).
14.
J.
Rousselet
,
L.
Salome
,
A.
Ajdari
, and
J.
Prost
,
Nature
370
,
446
(
1994
).
15.
G.
Constantini
and
F.
Marchesoni
,
Europhys. Lett.
48
,
491
(
1999
).
16.
P.
Reimann
,
C.
Van den Broeck
,
H.
Linke
,
P.
Hänggi
,
J. M.
Rubi
, and
A.
Pérez-Madrid
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
010602
(
2001
).
17.
P.
Reimann
,
C.
Van den Broeck
,
H.
Linke
,
P.
Hänggi
,
J. M.
Rubi
, and
A.
Pérez-Madrid
,
Phys. Rev. E
65
,
031104
(
2002
).
18.
E.
Heinsalu
,
M.
Patriarca
, and
F.
Marchesoni
,
Phys. Rev. E
77
,
021129
(
2008
).
19.
P. S.
Burada
,
P.
Hänggi
,
F.
Marchesoni
,
G.
Schmid
, and
P.
Talkner
,
ChemPhysChem
10
,
45
(
2009
).
20.
D.
Dan
and
A. M.
Jayannavar
,
Phys. Rev. E
66
,
041106
(
2002
).
22.
S.-H.
Lee
and
D. G.
Grier
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
190601
(
2006
).
23.
M.
Evstigneev
,
O.
Zvyagolskaya
,
S.
Bleil
,
R.
Eichhorn
,
C.
Bechinger
, and
P.
Reimann
,
Phys. Rev. E
77
,
041107
(
2008
).
24.
J. A.
Freund
and
L.
Schimansky-Geier
,
Phys. Rev. E
60
,
1304
(
1999
).
25.
Y.
Zhou
and
J.-D.
Bao
,
Physica A
343
,
515
(
2004
).
26.
F.
Müller
,
P.
Romanczuk
, and
L.
Schimansky-Geier
,
Stochastics Dyn.
11
,
461
(
2011
).
27.
S.
Bleil
,
P.
Reimann
, and
C.
Bechinger
,
Phys. Rev. E
75
,
031117
(
2007
).
28.
W.
Chr. Germs
,
E. M.
Roeling
,
L. J.
van IJzendoorn
,
B.
Smalbrugge
,
T.
de Vries
,
E. J.
Geluk
,
R. A. J.
Janssen
, and
M.
Kemerink
,
Phys. Rev. E
86
,
041106
(
2012
).
29.
H.
Linke
,
M. T.
Downton
, and
M. J.
Zuckermann
,
Chaos
15
,
026111
(
2005
)
30.
B.
Lindner
,
M.
Kostur
, and
L.
Schimansky-Geier
,
Fluct. Noise Lett.
1
,
R25
(
2001
).
You do not currently have access to this content.