Cleaned up cantilever-calib equations.
authorW. Trevor King <wking@drexel.edu>
Sun, 14 Mar 2010 12:40:23 +0000 (08:40 -0400)
committerW. Trevor King <wking@drexel.edu>
Sun, 14 Mar 2010 12:40:23 +0000 (08:40 -0400)
Replaced all remaining \cite{} calls with natbib's \citep{} and
\citet{}.

Switched from semicolon to comma to separate multiple citations.

Switched from plainnat to unsrtnat so citations are numbered in
the order in which they appear.

Upgraded to drexel-thesis v0.7 (\iffinal).

17 files changed:
tex/src/cantilever-calib/contour_integration.tex
tex/src/cantilever-calib/integrals.tex
tex/src/cantilever-calib/main.bib
tex/src/cantilever-calib/overview.tex
tex/src/cantilever-calib/setup_general.tex
tex/src/cantilever-calib/solve_general.tex
tex/src/cantilever-calib/solve_highly_damped.tex
tex/src/cantilever/methods.tex
tex/src/cantilever/motivation.tex
tex/src/cantilever/theory.tex
tex/src/packages.tex
tex/src/root.bib
tex/src/root.tex
tex/src/sawsim/discussion.tex
tex/src/sawsim/methods.tex
tex/src/temperature-theory/main.tex
tex/src/tension/polymer.tex

index 7ef39f9153f115dc8181212e143a2d28ed508aad..0f05d258f09abe3ca0146391b20efce844b68132 100644 (file)
@@ -1,15 +1,14 @@
 \section{Contour integration}
 
-As a brief review, some definite integrals from $-\infty$ to $\infty$
-can be evaluated by integrating along the contour \C\ 
-shown in \cref{fig:UHP-contour}.
+As a brief review, some definite integrals from $-\infty$ to $\infty$%
+\nomenclature{$\infty$}{Infinity} can be evaluated by integrating
+along the contour \C\ shown in \cref{fig:UHP-contour}.
 
 \begin{figure}
   \asyfig{figures/contour/contour}
   \caption{Integral contour \C\ enclosing the upper half of the
     complex plane.  If the integrand $f(z)$ goes to zero ``quickly
-    enough'' as the radius of \C\ approaches
-    infinity\nomenclature{$\infty$}{Infinity}, then the only
+    enough'' as the radius of \C\ approaches infinity, then the only
     contribution comes from integration along the real axis (see text
     for details).\label{fig:UHP-contour}}
 \end{figure}
@@ -22,17 +21,17 @@ so the $\iC{f(z)} = \iInfInf{z}{f(z)}$.
 
 We can evaluate the integral using the residue theorem\index{residue theorem},
 \begin{equation}
-  \iC{f(x)} = \sum_{z_p \in \text{poles in \C}} 2\pi i \Res{z_p}{f(z)},
+  \iC{f(x)} = \sum_{z_p \in \text{poles in \C}} 2\pi i \Res{z_p}{f(z)} \;,
                                         \label{eq:res-thm}
 \end{equation}
 where for simple poles (single roots)
 \begin{equation}
-  \Res{z_p}{f(z)} = \limZp(z-z_p) f(z), \label{eq:res-simple}
+  \Res{z_p}{f(z)} = \limZp(z-z_p) f(z) \;, \label{eq:res-simple}
 \end{equation}
 and in general for a pole of order $n$
 \begin{equation}
   \Res{z_p}{f(z)} = \frac{1}{(n-1)!} \cdot\limZp
-                       \nderiv{n-1}{z}{}\left[ (z-z_p)^n \cdot f(z) \right]
+                       \nderiv{n-1}{z}{}\left[ (z-z_p)^n \cdot f(z) \right] \;.
                                         \label{eq:res-general}
 \end{equation}
 
index 3d41a352b69a08b017aae2c0f46afb813c501df9..3d10bb8e0601842ee4f7bfca814fbdfa53fd825c 100644 (file)
@@ -3,32 +3,32 @@
 
 \subsection{Highly damped integral}
 
-\begin{align}
-  I &= \iOInf{z}{\frac{1}{k^2 + z^2}} \\
-    &= \frac{1}{2} \iInfInf{z}{\frac{1}{k^2 + z^2}} \\
-    &= \frac{1}{2k} \iInfInf{u}{\frac{1}{u^2+1}} \\
-\end{align}
-where $u \equiv z/k$, $du = dz/k$.
-There are simple poles at $u = \pm i$
-\begin{align}
-  I &= \frac{1}{2k} \cdot 2 \pi i \Res{i}{f(u)} \\
-    &= \frac{1}{2k} \cdot \frac{2 \pi i}{i+i} \\
-    &= \frac{1}{2k} \pi \\
-    &= \frac{\pi}{2 k},
-\end{align}
+\begin{equation}
+  I = \iOInf{z}{\frac{1}{k^2 + z^2}}
+    = \frac{1}{2} \iInfInf{z}{\frac{1}{k^2 + z^2}}
+    = \frac{1}{2k} \iInfInf{u}{\frac{1}{u^2+1}} \;,
+\end{equation}
+where $u \equiv z/k$ and $du = dz/k$.
+There are simple poles at $u = \pm i$.
+\begin{equation}
+  I = \frac{1}{2k} \cdot 2 \pi i \Res{i}{f(u)}
+    = \frac{1}{2k} \cdot \frac{2 \pi i}{i+i}
+    = \frac{\pi}{2 k} \;.
+\end{equation}
 
-\subsection{General case integral}
 
+\subsection{General case integral}
 
-We will show that for any $(a,b > 0) \in \Reals$
+We will show that, for any $(a,b > 0) \in \Reals$,%
+\nomenclature[aR]{\Reals}{Real numbers}
 \begin{equation}
-  I = \iInfInf{z}{\frac{1}{(a^2-z^2) + b^2 z^2}} = \frac{\pi}{b a^2}.
+  I = \iInfInf{z}{\frac{1}{(a^2-z^2) + b^2 z^2}} = \frac{\pi}{b a^2} \;.
 \end{equation}
 
 First we note that $|f(z)| \rightarrow 0$ like $|z^{-4}|$ for $|z| \gg 1$,
 and that $f(z)$ is even, so
 \begin{equation}
-  I = \iC{\frac{1}{(a^2-z^2)^2 + b^2 z^2}},
+  I = \iC{\frac{1}{(a^2-z^2)^2 + b^2 z^2}} \;,
 \end{equation}
 where \C\ is the contour shown in \cref{fig:UHP-contour}.
 
@@ -39,26 +39,26 @@ into $(A+iB)(A-iB)$. % thanks Prof. Yuan
       = (a^2-z^2 \colA{+} ibz)(a^2-z^2 \colA{-} ibz)
 \end{equation}
 And the roots of $z^2 \colA{\pm} ibz - a^2$
-\begin{align}
+\begin{equation}
   z_{r\colB{\pm}}
-       &= \colA{\pm}\frac{ib}{2} \left(
+       = \colA{\pm}\frac{ib}{2} \left(
                        1 \colB{\pm} \sqrt{1-4\frac{-a^2}{(ib)^2}}
-                                 \right) \\
-       &= \pm\frac{ib}{2} \left(
+                                 \right)
+       = \pm\frac{ib}{2} \left(
                        1 \pm \sqrt{1-4\frac{a^2}{b^2}}
-                          \right) \\
-       &= \pm\frac{ib}{2} \left(
-                       1 \pm S
                           \right)
-\end{align}
-Where $S \equiv \sqrt{1-4\frac{a^2}{b^2}}$.
+       = \pm\frac{ib}{2} \left(
+                       1 \pm S
+                          \right) \;,
+\end{equation}
+where $S \equiv \sqrt{1-4\frac{a^2}{b^2}}$.
 
 %critical damping when $\omega_0^2 = \beta'^2$ % TM
 %where our $a = \omega_0$ and $b = \beta$,
 %and $\beta = \gamma/m = 2 \beta'$
 %Critical damping when $a^2 =  b^2/4$, so $S = 0$
 To determine the nature and locations of the roots, consider the following
-cases (in order of increasing $a$).
+cases
 \begin{itemize}
  \item $a < b/2$, overdamped.
  \item $a = b/2$, critically damped.
@@ -66,7 +66,7 @@ cases (in order of increasing $a$).
 \end{itemize}
 
 In the overdamped case $S \in \Reals$ and $S > 0$,
-so $z_{r\pm}$ is purely imaginary, and $z_{r+} != z_{r-}$.
+so $z_{r\pm}$ is purely imaginary, and $z_{r+} \ne z_{r-}$.
 For any $a < b/2$, we have $0 < S < 1$, so $\Imag(z_{r\pm}) > 0$.
 Thus, there are two single poles in the upper half plane ($z_{r\pm}$),
 and two single poles in the lower half plane ($-z_{r\pm}$).
@@ -88,7 +88,7 @@ and then return to the critically damped case.
 
 Our factored function $f(z)$ is
 \begin{equation}
-  f(z) = \frac{1}{(z-z_{r+})(z+z_{r+})(z+z_{r-})(z-z_{r-})}
+  f(z) = \frac{1}{(z-z_{r+})(z+z_{r+})(z+z_{r-})(z-z_{r-})} \;.
 \end{equation}
 
 Applying \cref{eq:res-thm,eq:res-simple} we have
@@ -105,41 +105,41 @@ Applying \cref{eq:res-thm,eq:res-simple} we have
     &= \frac{\pi i}{\colA{z_{r+}^2-z_{r-}^2}} \left(
                    \frac{1}{z_{r+}}
           \colA{-} \frac{1}{z_{r-}}
-              \right) \\
-    &= \frac{\pi i}{   \left( \colB{\frac{ib}{2}} (1+S) \right)^2
+              \right)
+     = \frac{\pi i}{   \left( \colB{\frac{ib}{2}} (1+S) \right)^2
                      - \left( \colB{\frac{ib}{2}} (1-S) \right)^2 }
               \cdot \frac{z_{r-}-z_{r+}}{z_{r+}z_{r-}} \\
     &= \frac{\colB{-4}\pi i / \colB{b^2}}{  (1+2S+S^2) - (1-2S+S^2)  }
               \cdot \frac{ \colA{\frac{ib}{2}} [(1-S) - (1+S)] }
-                         { \left(\frac{ib}{2}\right)^{\colA{2}} (1+S)(1-S) } \\
-    &= \frac{-8\pi / b^3}{  4S  }
+                         { \left(\frac{ib}{2}\right)^{\colA{2}} (1+S)(1-S) }
+     = \frac{-8\pi / b^3}{  4S  }
               \cdot \frac{-2S}
                          {(1 - S^2)} \\
-    &= \frac{ 4\pi }{ b^3 (1 - S^2)} \\
-    &= \frac{ 4\pi }{ b^3 [1 - (1-4\frac{a^2}{b^2})]} \\
-    &= \frac{ 4\pi }{ b^3 \cdot 4\frac{a^2}{b^2}} \\
-                         &= \frac{ \pi }{ b a^2 } \label{eq:gen-int-noncrit}
+    &= \frac{ 4\pi }{ b^3 (1 - S^2)}
+     = \frac{ 4\pi }{ b^3 [1 - (1-4\frac{a^2}{b^2})]}
+     = \frac{ 4\pi }{ b^3 \cdot 4\frac{a^2}{b^2}}
+     = \frac{ \pi }{ b a^2 } \;. \label{eq:gen-int-noncrit}
 \end{align}
-Hooray!
+
 
 \subsubsection{Critically damped}
 
 Our factored function $f(z)$ is
 \begin{equation}
-  f(z) = \frac{1}{(z-z_{r+})^2(z-z_{r-})^2}
+  f(z) = \frac{1}{(z-z_{r+})^2(z-z_{r-})^2} \;.
 \end{equation}
 
 Applying \cref{eq:res-thm,eq:res-general} we have
 \begin{align}
-  I &= 2\pi i \Res{z_{r+}}{f(z)} \\
-    &= \colA{2}\pi i \left( \colA{\frac{1}{2!}}
+  I &= 2\pi i \Res{z_{r+}}{f(z)}
+     = \colA{2}\pi i \left( \colA{\frac{1}{2!}}
                                    \limZ{z_{r+}}
                                     \deriv{z}{} \frac{1}{(z + z_{r+})^2}
-                     \right) \\
-    &= \pi i \limZ{z_{r+}} -2 \cdot \frac{1}{(z_{r+} + z_{r+})^3} \\
-    &= - 2 \pi i \frac{1}{z_{r+}^3} \\
-    &= \colA{-} 2 \pi \colA{i} \frac{1}{(\frac{\colA{i}b}{2})^3} \\
-    &= \frac{\pi}{b (\frac{b}{2})^2} \\
-    &= \frac{\pi}{b a^2}, \label{eq:gen_int_crit}
+                     \right)
+     = \pi i \limZ{z_{r+}} -2 \cdot \frac{1}{(z_{r+} + z_{r+})^3} \\
+    &= - 2 \pi i \frac{1}{z_{r+}^3}
+     = \colA{-} 2 \pi \colA{i} \frac{1}{(\frac{\colA{i}b}{2})^3}
+     = \frac{\pi}{b (\frac{b}{2})^2}
+     = \frac{\pi}{b a^2} \;, \label{eq:gen_int_crit}
 \end{align}
-which matches \cref{eq:gen-int-noncrit}
+which matches \cref{eq:gen-int-noncrit}.
index 4c262e09c719223fafa8b322e6c3c99918319af0..debadbfcf358e46f7667b72f941a4921b2867fb4 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 % Particular to this section.
 
-@Misc{mathworld_lorentzian,
+@Misc{mathworld-lorentzian,
   author = "Eric W.\ Weisstein",
   title = "Lorentzian Function",
   publisher = "MathWorld--A Wolfram Web Resource",
   note = "Defines the standard Lorentzian function."
 }
 
-@Inbook{cos_halfangle,
+@Inbook{cos-halfangle,
   crossref = "thornton04",
   chapter = "Appendix D",
   pages = 609,
   note = "See Eq.~12.0.13",
 }
 
-@Misc{four_deriv,
+
+@Misc{four-deriv,
   note = "Hmm, it is suprisingly difficult to find an `official' reference for this.
     I obviously need to get a spectral analysis book :p.
     See Wikipedia's currently excellent page (Feb 15th, 2008) \\
     \url{http://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_transform#Functional_relationships},\\
     or derive it for yourself in about three lines :p.",
+  year = 2008,
 }
 
 @Inbook{parseval,
   note = "See Eq.~12.0.14",
 }
 
-@Inbook{wiener_khinchin,
+@Inbook{wiener-khinchin,
   crossref = "press02",
   chapter = 12,
   pages = 498,
   note = "See Eq.~12.0.12",
 }
 
-@Misc{wikipedia_wiener_khinchin,
+@Misc{wikipedia-wiener-khinchin,
   title = "Wiener-Khinchin theorem",
   publisher = "Wikipedia",
   url = "http://en.wikipedia.org/wiki/Wiener\%E2\%80\%93Khinchin_theorem",
@@ -56,7 +58,7 @@
   year = "TODO",
 }
 
-@Misc{tweezer_lab_notes,
+@Misc{tweezer-lab-notes,
   author = "C.\ Grossman and A.\ Stout",
   title = "Optical Tweezers Advanced Lab",
   month = "Fall",
index 5144afe428adc7b010e0a94947e28d327cb0d261..9024774c41eb5578673f4d48649ef3486fe56e56 100644 (file)
@@ -4,21 +4,26 @@ In order to measure forces accurately with an Atomic Force Microscope (AFM),
 it is important to measure the cantilever spring constant.
 The force exerted on the cantilever can then be deduced from it's deflection
 via Hooke's law $F = -kx$.
+\nomenclature{$F$}{Force (newtons)}
+\nomenclature{$k$}{Spring constant (newtons per meter)}
+\nomenclature{$x$}{Displacement (meters)}
 
-The basic idea is to use the equipartition theorem\cite{hutter93},
+The basic idea is to use the equipartition theorem\citep{hutter93},
 \begin{equation}
-  \frac{1}{2} k \avg{x^2} = \frac{1}{2} k_BT \label{eq:equipart},
+  \frac{1}{2} k \avg{x^2} = \frac{1}{2} k_BT \;, \label{eq:equipart}
 \end{equation}
-where $k_B$ is Boltzmann's constant, 
+where $k_B$ is Boltzmann's constant,
  $T$ is the absolute temperature, and
  $\avg{x^2}$ denotes the expectation value of $x^2$ as measured over a
  very long interval $t_T$,
+\nomenclature{$k_B$}{Boltzmann's constant, $k_B = 1.380 65\E{-23}\U{J/K}$\citep{codata-boltzmann}}
+\nomenclature{$\avg{s(t)}$}{Mean (expectation value) of a time-series $s(t)$}
 \begin{equation}
-  \avg{A} \equiv \iLimT{A}.
+  \avg{A} \equiv \iLimT{A} \;.
 \end{equation}
 Solving the equipartition theorem for $k$ yields
 \begin{equation}
-  k = \frac{k_BT}{\avg{x^2}}, \label{eq:equipart_k}
+  k = \frac{k_BT}{\avg{x^2}} \;, \label{eq:equipart_k}
 \end{equation}
 so we need to measure (or estimate) the temperature $T$ and variance
 of the cantilever position $\avg{x^2}$ in order to estimate $k$.
@@ -26,26 +31,27 @@ of the cantilever position $\avg{x^2}$ in order to estimate $k$.
 \subsection{Related papers}
 
 Various corrections taking into acount higher order modes
-\cite{butt95,stark01}, and cantilever tilt \cite{hutter05} have been
-proposed and reviewed \cite{florin95,levy02,ohler07}, but we will
+\citep{butt95,stark01}, and cantilever tilt\citep{hutter05} have been
+proposed and reviewed\citep{florin95,levy02,ohler07}, but we will
 focus here on the derivation of Lorentzian noise in damped simple
 harmonic oscillators that underlies all frequency-space methods for
 improving the basic $k\avg{x^2} = k_BT$ method.
 
 Roters and Johannsmann describe a similar approach to deriving the Lorentizian
-power spectral density\cite{roters96}. %,
+power spectral density\citep{roters96}. %,
 %as do 
 % see Gittes 1998 for more thermal noise details
 % see Berg-Sorenson for excellent overdamped treament.
 
 \emph{WARNING}: It is popular to refer to the power spectral density
-as a ``Lorentzian''\cite{hutter93,roters96,levy02,florin95} even
+as a ``Lorentzian''\citep{hutter93,roters96,levy02,florin95} even
 though \cref{eq:model-psd} differs from the classic
-Lorentzian\cite{mathworld_lorentzian}.
+Lorentzian\citep{mathworld-lorentzian}.
 \begin{equation}
   L(x) = \frac{1}{\pi}\frac{\frac{1}{2}\Gamma}
-                           {(x-x_0)^2 + \p({\frac{1}{2}\Gamma})^2}
+                           {(x-x_0)^2 + \p({\frac{1}{2}\Gamma})^2} \;,
 \end{equation}
+where $x_0$ sets the center and $\Gamma$ sets the width of the curve.
 It is unclear whether the references are due to uncertainty about the
 definition of the Lorentzian or to the fact that
 \cref{eq:model-psd} is also peaked.  In order to avoid any
@@ -58,31 +64,37 @@ converted to distances $x(t)$ using the photodiode sensitivity
 $\sigma_p$ (the slope of the voltage vs.~distance curve of data taken
 while the tip is in contact with the surface) via
 \begin{equation}
-  x(t) = \frac{V_p(t)}{\sigma_p}
+  x(t) = \frac{V_p(t)}{\sigma_p} \;.
 \end{equation}
 Rather than computing the variance of $x(t)$ directly, we attempt to
-filter out noise by fitting the spectral power density (\PSD) of
-$x(t)$ to the theoretically predicted \PSD\ for a damped harmonic
-oscillator (\cref{eq:model-psd})
+filter out noise by fitting the power spectral density (\PSD)%
+\nomenclature[aPSD]{$\PSD$}{Power spectral density in angular
+  frequency space}\index{PSD@\PSD}\nomenclature{$\omega$}{Angular
+  frequency (radians per second)} of $x(t)$ to the theoretically
+predicted \PSD\ for a damped harmonic oscillator (\cref{eq:model-psd})
 \begin{align}
   \ddt{x} + \beta\dt{x} + \omega_0^2 x &= \frac{F_\text{thermal}}{m} \\
-  \PSD(x, \omega) &= \frac{G_1}{(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2},
+  \PSD(x, \omega) &= \frac{G_1}{(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2} \;,
 \end{align}
+\index{Damped harmonic oscillator}
 where $G_1\equiv G_0/m^2$, $\omega_0$, and $\beta$ are used as the
 fitting parameters (see \cref{eq:model-psd}).  The variance of $x(t)$
 is then given by \cref{eq:DHO-var}
+\index{$\beta$}
+\index{$\gamma$}
+
 \begin{equation}
-  \avg{x(t)^2} = \frac{\pi G_1}{2\beta\omega_0^2},
+  \avg{x(t)^2} = \frac{\pi G_1}{2\beta\omega_0^2} \;,
 \end{equation}
 which we can plug into the equipartition theorem
 (\cref{eq:equipart}) yielding
 \begin{align}
-  k = \frac{2 \beta \omega_0^2 k_BT}{\pi G_1}.
+  k = \frac{2 \beta \omega_0^2 k_BT}{\pi G_1} \;.
 \end{align}
 
 From \cref{eq:GO}, we find the expected value of $G_1$ to be
 \begin{equation}
-  G_1 \equiv G_0/m^2 = \frac{2}{\pi m} k_BT \beta.  \label{eq:Gone}
+  G_1 \equiv G_0/m^2 = \frac{2}{\pi m} k_BT \beta \;.  \label{eq:Gone}
 \end{equation}
 
 
@@ -102,18 +114,18 @@ spectrum before converting to distance.
                          {  (\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2 } \\
   \avg{V_p(t)^2} &= \frac{\pi G_{1p}}{2\beta\omega_0^2}
                   = \frac{\pi \sigma_p^2 G_{1}}{2\beta\omega_0^2}
-                  = \sigma_p^2 \avg{x(t)^2},
+                  = \sigma_p^2 \avg{x(t)^2} \;,
 \end{align}
 where $m_p\equiv m/\sigma_p$, $G_{1p}\equiv G_0/m_p^2=\sigma_p^2 G_1$.
 Plugging into the equipartition theorem yeilds
 \begin{align}
   k &= \frac{\sigma_p^2 k_BT}{\avg{V_p(t)^2}}
-    = \frac{2 \beta\omega_0^2 \sigma_p^2 k_BT}{\pi G_{1p}}.
+    = \frac{2 \beta\omega_0^2 \sigma_p^2 k_BT}{\pi G_{1p}} \;.
 \end{align}
 
 From \cref{eq:Gone}, we find the expected value of $G_{1p}$ to be
 \begin{equation}
-  G_{1p} \equiv \sigma_p^2 G_1 = \frac{2}{\pi m} \sigma_p^2 k_BT \beta.
+  G_{1p} \equiv \sigma_p^2 G_1 = \frac{2}{\pi m} \sigma_p^2 k_BT \beta \;.
     \label{eq:Gone-p}
 \end{equation}
 
@@ -132,30 +144,38 @@ and normal frequency unitary Fourier transforms
     &\equiv \frac{1}{\sqrt{2\pi}} \iInfInf{t}{x(t) e^{-i \omega t}} \\
   \Fourf{x(t)}(f) &\equiv \iInfInf{t}{x(t) e^{-2\pi i f t}}
      = \iInfInf{t}{x(t) e^{-i \omega t}}
-     = \sqrt{2\pi}\cdot\Four{x(t)}(\omega=2\pi f),
+     = \sqrt{2\pi}\cdot\Four{x(t)}(\omega=2\pi f) \;,
 \end{align}
 from which we can translate the \PSD
 \begin{align}
   \PSD(x, \omega) &\equiv \normLimT 2 \magSq{ \Four{x(t)}(\omega) } \\
+  \begin{split}
   \PSD_f(x, f) &\equiv \normLimT 2 \magSq{ \Fourf{x(t)}(f) }
-    = 2\pi \cdot \normLimT 2 \magSq{ \Four{x(t)}(\omega=2\pi f) }
-    = 2\pi \PSD(x, \omega=2\pi f).
+    = 2\pi \cdot \normLimT 2 \magSq{ \Four{x(t)}(\omega=2\pi f) } \\
+    &= 2\pi \PSD(x, \omega=2\pi f) \;.
+  \end{split}
 \end{align}
+\nomenclature[aPSD]{$\PSD_f$}{Power spectral density in frequency space}
+\nomenclature{$f$}{Frequency (hertz)}
+\nomenclature{$t$}{Time (seconds)}
+\index{PSD@\PSD!in frequency space}
 The variance of the function $x(t)$ is then given by plugging into
 \cref{eq:parseval-var} (our corollary to Parseval's theorem)
 \begin{align}
   \avg{x(t)^2} &= \iOInf{\omega}{\PSD(x,\omega)}
      = \iOInf{f}{\frac{1}{2\pi}\PSD_f(x,f)2\pi\cdot}
-     = \iOInf{f}{\PSD_f(x,f)}.
+     = \iOInf{f}{\PSD_f(x,f)} \;.
 \end{align}
 Therefore
 \begin{align}
+  \begin{split}
   \PSD_f(V_p, f) &= 2\pi\PSD(V_p,\omega)
      = \frac{2\pi G_{1p}}{(4\pi f_0^2-4\pi^2f^2)^2 + \beta^2 4\pi^2f^2}
-     = \frac{2\pi G_{1p}}{16\pi^4(f_0^2-f^2)^2 + \beta^2 4\pi^2f^2}
-     = \frac{G_{1p}/8\pi^3}{(f_0^2-f^2)^2 + \frac{\beta^2 f^2}{4\pi^2}} \\
-     &= \frac{G_{1f}}{(f_0^2-f^2)^2 + \beta_f^2 f^2} \\
-  \avg{V_p(t)^2} &= \frac{\pi G_{1f}}{2\beta_f f_0^2}.
+     = \frac{2\pi G_{1p}}{16\pi^4(f_0^2-f^2)^2 + \beta^2 4\pi^2f^2} \\
+     &= \frac{G_{1p}/8\pi^3}{(f_0^2-f^2)^2 + \frac{\beta^2 f^2}{4\pi^2}}
+     = \frac{G_{1f}}{(f_0^2-f^2)^2 + \beta_f^2 f^2}
+  \end{split} \\
+  \avg{V_p(t)^2} &= \frac{\pi G_{1f}}{2\beta_f f_0^2} \;.
 %    = \frac{\pi G_{1p} / (2\pi)^3}{2\beta/(2\pi) \omega_0^2/(2\pi)^2}
 %    = \frac{\pi G_{1p}}{2\beta\omega_0^2} = \avg{V_p(t)^2} % check!
 \end{align}
@@ -163,7 +183,7 @@ where $f_0\equiv\omega_0/2\pi$, $\beta_f\equiv\beta/2\pi$, and
 $G_{1f}\equiv G_{1p}/8\pi^3$.  Finally
 \begin{align}
   k &= \frac{\sigma_p^2 k_BT}{\avg{V_p(t)^2}}
-    = \frac{2 \beta_f f_0^2 \sigma_p^2 k_BT}{\pi G_{1f}}.
+    = \frac{2 \beta_f f_0^2 \sigma_p^2 k_BT}{\pi G_{1f}} \;.
 \end{align}
 
 From \cref{eq:Gone}, we expect $G_{1f}$ to be
@@ -171,6 +191,6 @@ From \cref{eq:Gone}, we expect $G_{1f}$ to be
   G_{1f} = \frac{G_{1p}}{8\pi^3}
     = \frac{\sigma_p^2 G_1}{8\pi^3}
     = \frac{\frac{2}{\pi m} \sigma_p^2 k_BT \beta}{8\pi^3}
-    = \frac{\sigma_p^2 k_BT \beta}{4\pi^4 m}.
+    = \frac{\sigma_p^2 k_BT \beta}{4\pi^4 m} \;.
     \label{eq:Gone-f}
 \end{equation}
index 09616380b4272a98c2f3ea977bdee558e776f4ee..fc9abe24531e99fc0f90dc1a11a7495f73a98508 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
 
 Our cantilever can be approximated as a damped harmonic oscillator
 \begin{equation}
-  m\ddt{x} + \gamma \dt{x} + k x = F(t), \label{eq:DHO}
+  m\ddt{x} + \gamma \dt{x} + k x = F(t) \;, \label{eq:DHO}
   % DHO for Damped Harmonic Oscillator
 \end{equation}
 where $x$ is the displacement from equilibrium,
@@ -13,52 +13,67 @@ where $x$ is the displacement from equilibrium,
  $F(t)$ is the external driving force.
 During the non-contact phase of calibration,
  $F(t)$ comes from random thermal noise.
+\nomenclature{$\beta$}{Damped harmonic oscillator drag-acceleration
+  coefficient $\beta \equiv \gamma/m$}\index{$\beta$}%
+\nomenclature{$\gamma$}{Damped harmonic oscillator drag coefficient
+  $F_\text{drag} = \gamma\dt{x}$}\index{$\gamma$}%
+\index{damped harmonic oscillator}%
+\nomenclature{$\dt{s}$}{First derivative of the time-series $s(t)$
+  with respect to time.  $\dt{s} = \deriv{t}{s}$}%
+\nomenclature{$\ddt{s}$}{Second derivative of the time-series $s(t)$
+  with respect to time.  $\ddt{s} = \nderiv{2}{t}{s}$}%
 
 In the following analysis, we use the unitary, angular frequency Fourier transform normalization
 \begin{equation}
-  \Four{x(t)} \equiv \frac{1}{\sqrt{2\pi}} \iInfInf{t}{x(t) e^{-i \omega t}}
+  \Four{x(t)} \equiv \frac{1}{\sqrt{2\pi}} \iInfInf{t}{x(t) e^{-i \omega t}}\;.
 \end{equation}
+\nomenclature{\Four{s(t)}}{Fourier transform of the time-series
+  $s(t)$.  $s(f) = \Four{s(t)}$}\index{Fourier transform}
 
 We also use the following theorems (proved elsewhere):
 \begin{align}
-  \cos\left(\frac{\theta}{2}\right) &= \pm\sqrt{\frac{1}{2}[1+\cos(\theta)]}
-     &\text{\cite{cos_halfangle},} \label{eq:cos_halfangle} \\
-  \Four{\nderiv{n}{t}{x(t)}} &= (i \omega)^n x(\omega)
-     &\text{\cite{four-deriv},} \label{eq:four-deriv} \\
-%  \Four{x*y} &= x(\omega) y(\omega),  \label{eq:four_conv}
+  \cos\left(\frac{\theta}{2}\right) &= \pm\sqrt{\frac{1}{2}[1+\cos(\theta)]}\;,
+     &\text{\citep{cos-halfangle}} \label{eq:cos-halfangle} \\
+  \Four{\nderiv{n}{t}{x(t)}} &= (i \omega)^n x(\omega) \;,
+     &\text{\citep{four-deriv}} \label{eq:four-deriv} \\
+%  \Four{x*y} &= x(\omega) y(\omega),  \label{eq:four-conv}
 %     & \text{and} \\
-  \iInfInf{t}{\magSq{x(t)}} &= \iInfInf{\omega}{\magSq{x(w)}}
-     &\text{(Parseval's)\cite{parseval}.} \label{eq:parseval}
+  \iInfInf{t}{\magSq{x(t)}} &= \iInfInf{\omega}{\magSq{x(w)}} \;.
+     &\text{(Parseval's)\citep{parseval}} \label{eq:parseval}
 \end{align}
+\index{cosine half-angle}
+\index{Parseval's theorem}
 %where $x*y$ denotes the convolution of $x$ and $y$,
 %\begin{equation}
 %  x*y \equiv \iInfInf{\tau}{x(t-\tau)y(\tau)}.
 %\end{equation}
 As a corollary to Parseval's theorem, we note that the one sided power spectral density per unit time (\PSD) defined by
 \begin{align}
-  \PSD(x, \omega) &\equiv \normLimT 2 \left| x(\omega) \right|^2 
-     &\text{\cite{PSD}} \label{eq:psd-def}
+  \PSD(x, \omega) &\equiv \normLimT 2 \left| x(\omega) \right|^2
+     &\text{\citep{PSD}} \label{eq:psd-def}
 \end{align}
+\index{PSD@\PSD}
 relates to the variance by
 \begin{align}
   \avg{x(t)^2}
      &= \iLimT{\magSq{x(t)}}
      = \normLimT \iInfInf{\omega}{\magSq{x(\omega)}}
-     = \iOInf{\omega}{\PSD(x,\omega)}, \label{eq:parseval-var}
+     = \iOInf{\omega}{\PSD(x,\omega)} \;, \label{eq:parseval-var}
 \end{align}
 where $t_T$ is the total time over which data has been aquired.
 
-
 We also use the Wiener-Khinchin theorem,
 which relates the two sided power spectral density $S_{xx}(\omega)$
 to the autocorrelation function $r_{xx}(t)$ via
 \begin{align}
-  S_{xx}(\omega) &= \Four{ r_{xx}(t) }
-       &\text{(Wiener-Khinchin)\cite{wiener_khinchin},} \label{eq:wiener_khinchin}
+  S_{xx}(\omega) &= \Four{ r_{xx}(t) } \;,
+       &\text{(Wiener-Khinchin)\citep{wiener-khinchin}} \label{eq:wiener_khinchin}
 \end{align}
+\index{Wiener-Khinchin theorem}
 where $r_{xx}(t)$ is defined in terms of the expectation value
 \begin{align}
-  r_{xx}(t) &\equiv \avg{x(\tau)\conj{x}(\tau-t)}
-       &\text{\cite{wikipedia_wiener_khinchin}}
+  r_{xx}(t) &\equiv \avg{x(\tau)\conj{x}(\tau-t)} \;,
+       &\text{\citep{wikipedia-wiener-khinchin}}
 \end{align}
 and $\conj{x}$ represents the complex conjugate of $x$.
+\nomenclature{$\conj{z}$}{Complex conjugate of $z$}
index 261f497a30d834d8c761730c0bf357992daa3b03..27342254ef577ebd7151d54a29bb99229e6c8543 100644 (file)
@@ -10,52 +10,69 @@ Fourier transforming \cref{eq:DHO} and applying \cref{eq:four-deriv} we have
                                               \label{eq:DHO-freq} \\
   (\omega_0^2-\omega^2 + i \beta \omega) x(\omega) &= \frac{F(\omega)}{m} \\
   |x(\omega)|^2 &= \frac{|F(\omega)|^2/m^2}
-                        {(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2}
-                                              \label{eq:DHO-xmag},
+                        {(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2} \;,
+                                              \label{eq:DHO-xmag}
 \end{align}
 where $\omega_0 \equiv \sqrt{k/m}$ is the resonant angular frequency
- and $\beta \equiv \gamma / m$ is the drag-acceleration coefficient.
+and $\beta \equiv \gamma / m$ is the drag-aceleration coefficient.
+\index{Damped harmonic oscillator}\index{beta}\index{gamma}
+\nomenclature{$\omega_0$}{Resonant angular frequency (radians per second)}
+\index{$\omega_0$}
 
 We compute the \PSD\ by plugging \cref{eq:DHO-xmag} into \cref{eq:psd-def}
 \begin{equation}
   \PSD(x, \omega)
         = \normLimT \frac{2 |F(\omega)|^2/m^2}
-                         {(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2}.
-                                               \label{eq:DHO-psd}
+                         {(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2} \;.
+                                               \label{eq:DHO-psd-F}
 \end{equation}
+\index{PSD@\PSD}
 
-Plugging \cref{eq:GOdef} into \cref{eq:DHO-psd} we have
+Plugging \cref{eq:GOdef} into \cref{eq:DHO-psd-F} we have
 \begin{equation}
-  \PSD(x, \omega) = \frac{G_0/m^2}{(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2}.
-                                       \label{eq:model-psd}
+  \PSD(x, \omega) = \frac{G_0/m^2}{(\omega_0^2-\omega^2)^2 +\beta^2\omega^2}\;.
 \end{equation}
 Integrating over positive $\omega$ to find the total power per unit time yields
 \begin{align}
   \iOInf{\omega}{\PSD(x, \omega)}
      &= \frac{G_0}{2m^2}
-      \iInfInf{\omega}{\frac{1}{(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2}} \\
-     &= \frac{G_0}{2m^2} \cdot \frac{\pi}{\beta\omega_0^2} \\
-     &= \frac{G_0 \pi}{2m^2\beta\omega_0^2} \\
-     &= \frac{G_0 \pi}{2m^2\beta \frac{k}{m}} \\
-     &= \frac{G_0 \pi}{2m \beta k}
+      \iInfInf{\omega}{\frac{1}{(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2}}
+      = \frac{G_0}{2m^2} \cdot \frac{\pi}{\beta\omega_0^2}
+      = \frac{G_0 \pi}{2m^2\beta\omega_0^2}
+      = \frac{G_0 \pi}{2m^2\beta \frac{k}{m}} \\
+     &= \frac{G_0 \pi}{2m \beta k} \;.
 \end{align}
 The integration is detailed in \cref{sec:integrals}.
 By the corollary to Parseval's theorem (\cref{eq:parseval-var}), we have
 \begin{equation}
-  \avg{x(t)^2} = \frac{G_0 \pi}{2m^2\beta\omega_0^2} \label{eq:DHO-var}
+  \avg{x(t)^2} = \frac{G_0 \pi}{2m^2\beta\omega_0^2} \;.  \label{eq:DHO-var}
 \end{equation}
 
 Plugging \cref{eq:DHO-var} into the equipartition theorem
 (\cref{eq:equipart}) we have
 \begin{align}
   k \frac{G_0 \pi}{2m \beta k} &= k_BT \\
-  G_0 &= \frac{2}{\pi} k_BT m \beta.  \label{eq:GO}
+  G_0 &= \frac{2}{\pi} k_BT m \beta \;.  \label{eq:GO}
 \end{align}
 
 So we expect $x(t)$ to have a power spectral density per unit time given by
 \begin{equation}
   \PSD(x, \omega) = \frac{2 k_BT \beta}
-                         {\pi m \left[
-                                (\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2
-                                \right] }
+                   { \pi m \p[{(\omega_0^2-\omega^2)^2 + \beta^2\omega^2}] }\;.
+  \label{eq:DHO-psd}
 \end{equation}
+\index{PSD@\PSD}
+
+As expected, the general form \cref{eq:DHO-psd} reduces to the
+extremely overdamped form \cref{eq:ODHO-psd}.  Plugging in for
+$\beta\equiv\gamma/m$ and $\omega_0\equiv\sqrt{k/m}$,
+\begin{align}
+  \lim_{m\rightarrow 0} \PSD(x, \omega)
+    &= \lim_{m\rightarrow 0} \frac{2 k_BT \gamma}
+       { \pi m^2 \p[{(k/m-\omega^2)^2 + \gamma^2/m^2\omega^2}] }
+     = \lim_{m\rightarrow 0} \frac{2 k_BT \gamma}
+       { \pi \p[{(k-m\omega^2)^2 + \gamma^2\omega^2}] } \\
+    &= \frac{2}{\pi}
+               \cdot
+       \frac{\gamma k_BT}{k^2 + \gamma^2\omega^2} \;.
+\end{align}
index 1c8ea69a6c33c4d101a5643d8069a7cd07842b3b..b9d07d797d1b4107ea43202cec6016015b1f5bf8 100644 (file)
@@ -2,9 +2,9 @@
 
 For highly damped systems, the inertial term becomes insignificant
  ($m \rightarrow 0$).
-This model is commonly used for optically trapped beads. % \cite{}
-Because it is simpler and solutions are more easily available,
- %cite{grossman05}{}{}{}
+This model is commonly used for optically trapped beads\citep{TODO}.
+Because it is simpler and solutions are more easily available%
+\citep{grossman05,TODO},
 it will server to outline the general approach before we dive into the
 general case.
 
@@ -13,27 +13,29 @@ Fourier transforming \cref{eq:DHO} with $m=0$ and applying
 % ODHO stands for very Over Damped Harmonic oscillator
 \begin{align}
   (i \gamma \omega + k) x(\omega) &= F(\omega) \label{eq:ODHO-freq} \\
-  |x(\omega)|^2 &= \frac{|F(\omega)|^2}{k^2 + \gamma^2 \omega^2}.
+  |x(\omega)|^2 &= \frac{|F(\omega)|^2}{k^2 + \gamma^2 \omega^2} \;.
                                                \label{eq:ODHO-xmag}
 \end{align}
+\index{Damped harmonic oscillator!extremely overdamped}
 We compute the \PSD\ by plugging \cref{eq:ODHO-xmag} into
 \cref{eq:psd-def}
 \begin{equation}
   \PSD(x, \omega)
-        = \normLimT \frac{2\magSq{F(\omega)}}{k^2 + \gamma^2\omega^2}.
-                                               \label{eq:ODHO-psd}
+        = \normLimT \frac{2\magSq{F(\omega)}}{k^2 + \gamma^2\omega^2} \;.
+                                               \label{eq:ODHO-psd-F}
 \end{equation}
+\index{PSD@\PSD}
 
 Because thermal noise is white (not autocorrelated + Wiener-Khinchin Theorem),
 we can denote the one sided thermal power spectral density per unit time by
 \begin{equation}
   \PSD(F, \omega) = G_0
-     = \normLimT 2 \magSq{F(\omega)} \label{eq:GOdef} % label O != zero
+     = \normLimT 2 \magSq{F(\omega)} \;. \label{eq:GOdef} % label O != zero
 \end{equation}
 
 Plugging \cref{eq:GOdef} into \cref{eq:ODHO-psd} we have
 \begin{equation}
-  \PSD(x, \omega) = \frac{G_0}{k^2 + \gamma^2\omega^2}.
+  \PSD(x, \omega) = \frac{G_0}{k^2 + \gamma^2\omega^2} \;.
 \end{equation}
 This is the formula we would use to fit our measured \PSD, but let us go a
 bit farther to find the expected \PSD\ and thermal noise
@@ -42,26 +44,28 @@ bit farther to find the expected \PSD\ and thermal noise
 Integrating over positive $\omega$ to find the total power per unit time yields
 \begin{align}
   \iOInf{\omega}{\PSD(x, \omega)}
-     &= \iOInf{\omega}{\frac{G_0}{k^2 + \gamma^2\omega^2}} \\
-     &= \frac{G_0}{\gamma}\iOInf{z}{\frac{1}{k^2 + z^2}} \\
-     &= \frac{G_0 \pi}{2 \gamma k},
+     = \iOInf{\omega}{\frac{G_0}{k^2 + \gamma^2\omega^2}}
+     = \frac{G_0}{\gamma}\iOInf{z}{\frac{1}{k^2 + z^2}}
+     = \frac{G_0 \pi}{2 \gamma k} \;,
 \end{align}
 where the integral is solved in \cref{sec:integrals}.
 
 Plugging into our corollary to Parseval's theorem (\cref{eq:parseval-var}), 
 \begin{equation}
-  \avg{x(t)^2} = \frac{G_0 \pi}{2 \gamma k} \label{eq:ODHO-var}
+  \avg{x(t)^2} = \frac{G_0 \pi}{2 \gamma k} \;. \label{eq:ODHO-var}
 \end{equation}
 
 Plugging \cref{eq:ODHO-var} into \cref{eq:equipart} we have
 \begin{align}
   k \frac{G_0 \pi}{2 \gamma k} &= k_BT \\
-  G_0 &= \frac{2 \gamma k_BT}{\pi}.
+  G_0 &= \frac{2 \gamma k_BT}{\pi} \;.
 \end{align}
 
-So we expect $X(t)$ to have a power spectral density per unit time given by
+So we expect $x(t)$ to have a power spectral density per unit time given by
 \begin{equation}
   \PSD(x, \omega) = \frac{2}{\pi} 
                        \cdot
-                    \frac{\gamma k_BT}{k^2 + \gamma^2\omega^2}.
+                    \frac{\gamma k_BT}{k^2 + \gamma^2\omega^2} \;.
+  \label{eq:ODHO-psd}
 \end{equation}
+\index{PSD@\PSD}
index 5fbef6eadb97a6a69aef714e476554219711c1da..731c9ab1bc06701ae5f2caec3b73c56c8f2037ec 100644 (file)
@@ -11,8 +11,8 @@ both well characterized and readily available (%
 
 I27's unfolding mechanism seems to involve stretching into a metastable
 intermediate state followed by Bell-model escape to the unfolded
-state\cite{marszalek99}, although there is not yet a consensus of
-the presense of the proposed intermediate\cite{TODO}.
+state\citep{marszalek99}, although there is not yet a consensus of
+the presense of the proposed intermediate\citep{TODO}.
 
 \begin{figure}
   \includegraphics[width=2in]{figures/i27/1TIT}
index acbcda0d4c499b4e04d7d28a29b16388b3262375..0329f586c68cfaf2a8339e3ab2a32a50a80e6b32 100644 (file)
@@ -8,7 +8,7 @@ $50\U{pN/nm}$, but the effect of the cantilever itself on the free
 energy landscape is generally ignored.  However, in AFM
 biotin-streptavidin unbinding experiments last year, Walton et al.\
 demonstrated a surprisingly strong effect on unbinding force due to
-cantilever stiffness\cite{walton08}.  The unbinding force
+cantilever stiffness\citep{walton08}.  The unbinding force
 approximately doubled due to a change from a $35\U{pN/nm}$ cantilever
 to a $58\U{pN/nm}$ cantilever.  Alarmed by the magnitude of the shift,
 we repeated their experiment on octomeric I27 to determine the
index 0b07f3f062a9ea8214ed75204f2f904ffb11600d..ae30cd91e5a84743d05dd7e93018d972fafa7ec0 100644 (file)
@@ -26,7 +26,7 @@ tension.  The Bell-model unfolding rate is thus
 and stiffer linkers will increase the mean unfolding force.
 
 Unfolded I27 domains can be well-modeled as wormlike chains (WLCs,
-\cref{sec:tension:wlc})\cite{carrion-vazquez99b}, where $p \approx
+\cref{sec:tension:wlc})\citep{carrion-vazquez99b}, where $p \approx
 4\U{\AA}$ is the persistence length, and $L \approx 28\U{nm}$ is the
 contour length of the unfolded domain.  Obviously effective stiffness
 of an unfolded I27 domain is highly dependent on the unfolding force,
index de044d1133109008e27288f03c809b3a7f011526..22f0fe3520a25762ee4bf1d6ff0d52ac5bcd0e2d 100644 (file)
@@ -2,13 +2,12 @@
 % titles would overlap.
 \fancyfoot[RE,LO]{}
 
-\usepackage[super,sort&compress]{natbib} % fancy citation extensions
+\usepackage[super,sort&compress,comma]{natbib} % fancy citation extensions
 % super selects citations in superscript mode
-% sort&compress automatically sorts and compresses compound citations (\cite{a,b,...})
+% sort&compress automatically sorts and compresses compound citations (\citep{a,b,...})
+% comma seperates multiple citations with commas rather than the default semicolons.
 
-%\bibliographystyle{ieeetr} % pick the bibliography style, short and sweet
-%\bibliographystyle{plain} % pick the bibliography style, includes dates
-\bibliographystyle{plainnat}
+\bibliographystyle{unsrtnat} % Number citations in the order referenced.
 
 % Nicer references with \cref, \Cref, etc.
 \usepackage[capitalize]{cleveref}
     \advance\leftmargin\labelsep
     \itemsep\nomitemsep
     \let\makelabel\nomlabel}}
-\if@final
-  \relax
-\else
+\makeatother
+\iffinal{}{
   %\usepackage{showidx} % Print index keys in margins
   % for some reason, showidx disables Index generation...
   %\usepackage{showkeys} % Print labels in margins
-  \relax
-\fi
-\makeatother
+}
 
 % environments for multiline displayed equations, and other enhancements
 \usepackage{amsmath}
index 13d750223818239361031020bc2f5441b85dd2c6..f9d2413ea14b84640e37a2252e4c075404481802 100644 (file)
   doi =          "10.1073/pnas.1833310100",
   URL =          "http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/100/18/10249",
   eprint =       "http://www.pnas.org/cgi/reprint/100/18/10249.pdf",
-  note =         "Derives the major theory behind my thesis.  The Kramers rate equation is H{\"a}nggi Eq. 4.56c (page 275)\cite{hanggi90}.",
+  note =         "Derives the major theory behind my thesis.  The Kramers rate equation is \citet{hanggi90} Eq.~4.56c (page 275).",
   project =      "Energy Landscape Roughness",
 }
 
   doi =          "10.1038/sj.embor.7400403",
   URL =          "http://www.nature.com/embor/journal/v6/n5/abs/7400403.html",
   eprint =       "http://www.nature.com/embor/journal/v6/n5/pdf/7400403.pdf",
-  note =         "Applies H\&T\cite{hyeon03} to ligand-receptor
+  note =         "Applies \citet{hyeon03} to ligand-receptor
                  binding.",
   project =      "Energy Landscape Roughness",
 }
   URL =          "http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/276/5315/1109",
   eprint =       "http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/276/5315/1109.pdf",
   note =         "Seminal paper for force spectroscopy on Titin. Cited
-                 by Dietz '04\cite{dietz04} (ref 9) as an example of how
+                 by \citet{dietz04} (ref 9) as an example of how
                  unfolding large proteins is easily interpreted (vs.\ 
                  confusing unfolding in bulk), but Titin is a rather
                  simple example of that, because of its globular-chain
   season =       "Fall",
   eprint =       "http://chirality.swarthmore.edu/PHYS81/OpticalTweezers.pdf",
   note =         "Fairly complete overdamped PSD derivation in section
-                 4.3., cites \cite{tlusty98} and \cite{bechhoefer02} for
+                 4.3., cites \citet{tlusty98} and \citet{bechhoefer02} for
                  further details. However, Tlusty (listed as reference
                  8) doesn't contain the thermal response fn.\ derivation
                  it was cited for. Also, the single sided PSD definition
                  credited to reference 9 (listed as Bechhoefer) looks
                  more like Press (listed as reference 10). I imagine
                  Grossman and Stout mixed up their references, and meant
-                 to refer to \cite{bechhoefer02} and \cite{press92}
+                 to refer to \citet{bechhoefer02} and \citet{press92}
                  respectively instead.",
   project =      "Cantilever Calibration",
 }
   eprint =       "http://prola.aps.org/pdf/PRL/v81/i8/p1738_1",
   note =         "also at
                  \url{http://nanoscience.bu.edu/papers/p1738_1_Meller.pdf}.
-                 Cited by \cite{grossman05} for derivation of thermal
+                 Cited by \citet{grossman05} for derivation of thermal
                  response fn. However, I only see a referenced thermal
                  energy when they list the likelyhood of a small
                  partical (radius < $R_c$) escaping due to thermal
   note =         "Good discussion of the effect of correlation time on
                  calibration. Excellent detail on power spectrum
                  derivation and thermal noise for extremely overdamped
-                 oscillators in Appendix A (references \cite{reif65}).
+                 oscillators in Appendix A (references \citet{reif65}).
                  References work on deconvolving thermal noise from
-                 other noise\cite{cowan98}",
+                 other noise\citep{cowan98}",
 }
 
 @Book{press02,
   note =         "The inspiration behind my sawtooth simulation.
                   Bell model fit to $f_{unfold}(v)$, but
                   Kramers model fit to unfolding distribution for a given $v$.
-                  Eqn.~3 in the supplement is Evans-Ritchie 1999's Eqn.~2\cite{evans99}, but it is just ``[dying percent] * [surviving population] = [deaths]'' (TODO, check).
+                  Eqn.~3 in the supplement is \citet{evans99} 1999's Eqn.~2, but it is just ``[dying percent] * [surviving population] = [deaths]'' (TODO, check).
                   $\nu \equiv k$ is the force/time-dependent off rate... (TODO)
-                  The Kramers' rate equation (second equation in the paper) is H{\"a}nggi Eq.~4.56b (page 275)\cite{hanggi90}.
+                  The Kramers' rate equation (second equation in the paper) is \citet{hanggi90} Eq.~4.56b (page 275).
                   It is important to extract $k_0$ and $\Delta x$ using every
                   available method.",
 }
@@ -2824,7 +2824,7 @@ eprint = {http://www.biophysj.org/cgi/reprint/72/4/1541.pdf},
 @Article{hanggi90,
   title = {Reaction-rate theory: fifty years after {K}ramers},
   author = {H\"anggi, Peter  and Talkner, Peter  and Borkovec, Michal },
-  journal = {Rev. Mod. Phys.},
+  journal = RMP,
   volume = {62},
   number = {2},
   pages = {251--341},
@@ -5324,12 +5324,12 @@ doi = {10.1063/1.439715}
   ISSN =         "1542-0086",
   doi =          "10.1529/biophysj.108.141580",
   eprint = "http://www.biophysj.org/cgi/reprint/95/6/L42.pdf",
-  note = "Cites \cite{dudko03} for Kramers' description of
+  note = "Cites \citet{dudko03} for Kramers' description of
                   irreversible rupture, and claims it is required to
-                  explain the deviations in <F> at the same loading
+                  explain the deviations in $\avg{F}$ at the same loading
                   rate.  Proposes Moese equation as an example
-                  potential.  Cites \cite{walton08} for experimental
-                  evidence of <F> increasing with linker stiffness.",
+                  potential.  Cites \citet{walton08} for experimental
+                  evidence of $\avg{F}$ increasing with linker stiffness.",
 }
 
 @Article{walton08,
@@ -7690,3 +7690,22 @@ url = "http://www.sciencedirect.com/science/article/B6WBK-4F5M7K3-3C/2/c94b612e0
   url = "http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2426622/",
   eprint = "http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2426622/pdf/426.pdf",
 }
+
+@Misc{codata-boltzmann,
+  crossref = "codata06",
+  url = "http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?k",
+}
+
+@Article{codata06,
+  title = "{CODATA} recommended values of the fundamental physical constants: 2006",
+  author = "Mohr, Peter J. and Taylor, Barry N. and Newell, David B.",
+  journal = RMP,
+  volume = 80,
+  number = 2,
+  pages = {633--730},
+  numpages = 97,
+  year = 2008,
+  month = jun,
+  doi = "10.1103/RevModPhys.80.633",
+  publisher = APS,
+}
index d42fcdd1b90df3a6f3723a597744a05ecf29c8ca..80c7665419bd77ac0d77d1008a7d49b968989611 100644 (file)
 ]{drexel-thesis}
 % See drexel-thesis.pdf for more options.
 
-%\includeonly{%
+\includeonly{%
 %  cantilever/main,%
 %  temperature/main%
-%}
+  cantilever-calib/main
+}
 
 \author{William Trevor King}
 \title{Temperature and cantilever dependent protein unfolding}
@@ -78,7 +79,10 @@ R01-GM071793.
 \appendix
 \include{cantilever-calib/main}
 \include{viscocity/main}
+
 \printnomenclature
+% avoid index's second column overlapping the nomenclature space.
+\iffinal{}{\pagebreak}
 \printindex
 
 \begin{vita}
index b5d458cafd6927fe00459e76a27c4fcd444050e4..807aaf3f15ad1f35287b20eed6728ef503c9709e 100644 (file)
@@ -9,7 +9,7 @@ pulling a polymer composed of eight identical protein molecules using
 parameters from typical experimental settings.  The order of the peaks
 in the force curves reflects the temporal sequence of the unfolding
 events instead of the positions of the protein molecules in the
-polymer\cite{li00}.  As observed experimentally
+polymer\citep{li00}.  As observed experimentally
 (\cref{fig:expt-sawtooth}), the forces at which identical protein
 molecules unfold fluctuate, revealing the stochastic nature of protein
 unfolding since no instrumental noise is included in the simulation.
@@ -97,7 +97,7 @@ loading rate, and $k_u$ is the unfolding rate constant
 x_u$, and $\alpha\equiv-\rho\ln(N_fk_{u0}\rho/\kappa v)$.  The event
 probability density for events with an exponentially increasing
 likelihood function follows the Gumbel (minimum) probability
-density\cite{NIST:gumbel}, with $\rho$ and $\alpha$ being the scale
+density\citep{NIST:gumbel}, with $\rho$ and $\alpha$ being the scale
 and location parameters, respectively
 \begin{equation}
   \mathcal{P}(F) = \frac{1}{\rho} \exp\p[{\frac{F-\alpha}{\rho}
index b4fa418de25f3b94934ffabcad1ec77cd639759f..1637027b325d692553d150aea2b5c24e667a3b85 100644 (file)
@@ -60,8 +60,8 @@ assume any extension up to some fixed contour length $L_f=N_fL_{f1}$
 where $L_{f1}$ is the separation of the two linking points of a folded
 domain, and $x_f$ is the end-to-end length of the chain of folded
 domains.  In this model, any non-zero tension will fully extend these
-folded domains.  As discussed in \cref{sec:sawsim:results-folded-tension},
-the contribution of the folded domains to the elastic behavior of the
+folded domains.  As discussed in \cref{sec:tension:folded}, the
+contribution of the folded domains to the elastic behavior of the
 polymer-cantilever system is relatively insignificant.
 
 % address assumptions & caveats
@@ -140,7 +140,7 @@ within a time step, which is on the order of tens of microseconds.
 The relaxation time of the cantilever can be determined by measuring
 the cantilever deflection induced by liquid motion and fitting the
 time dependence of the deflection to an exponential
-function\cite{jones05}.  For a $200\U{$\mu$m}$ rectangular cantilever
+function\citep{jones05}.  For a $200\U{$\mu$m}$ rectangular cantilever
 with a bending spring constant of $20\U{pN/nm}$, the measured
 relaxation time in water is $\sim50\U{$\mu$/s}$ (data not shown.
 TODO: show data).  This relatively large relaxation time constant
index e32d306da71598d3e95cf06b1f2149c364444559..5d4c0c234a2bc6d18b3a8053e967f24adc428c1c 100644 (file)
@@ -16,7 +16,7 @@ their math as I am capable of\ldots
 \end{multline*}
 
 We simplify by dropping the 2\nd term
-(``In obtaining Eq.\ \textbf{9}, we have assumed that the second term in Eq.\ \textbf{8} is small.''),
+(``In obtaining Eq.~\textbf{9}, we have assumed that the second term in Eq.~\textbf{8} is small.''),
 and defining $\alpha \equiv \kT$,
  $\rho \equiv \logp{ \frac{\r \dx}{\kexp \kT} }$, and
  $e^{\bt \ep} \equiv \avg{e^{\bt F_1}}$, yielding
index 1e81d5f468054a8d3844c700df350f8628574539..a8346a713a308b1644458b350b98f10b870f8a12 100644 (file)
@@ -1,12 +1,12 @@
 \section{Polymer Models}
 
 
-\subsection{Worm-like chains}
+\subsection{Wormlike chains}
 \label{sec:tension:wlc}
 
 The unfolded forms of many domains can be modeled as Worm-Like Chains
 (WLCs)\citep{marko95,bustamante94}
-\index{WLC|textbf}\nomenclature{WLC}{Wormlike Chain}, which treats the
+\index{WLC}\nomenclature{WLC}{Wormlike Chain}, which treats the
 unfolded polymer as an elastic rod of persistence length $p$ and
 contour length $L$.  The relationship between tension $F$ and
 extension (end-to-end distance) $x$ is given to within XX\% by
@@ -25,3 +25,6 @@ is determine by summing the contour lengths
 \begin{equation}
   F(x, p_u, L_u, N_u) = F_\text{WLC}(x, p_u, N_uL_{u1})
 \end{equation}
+
+\subsection{Freely-jointed chains}
+\label{sec:tension:fjc}