自相互作用粒子被球形陷阱吸附的异常动力学
计算物理
2022-03-14 v1 数值分析
数值分析
摘要
在本文中，我们提出了一个计算框架，用于研究暴露于模拟（振荡）细胞膜的气泡表面吸引下的正离子与负离子之间的关联运动。表面活性剂的关联扩散由 Poisson-Nernst-Planck (PNP) 系统描述，其中漂移项由势的梯度给出，该势包含了气泡效应与载流子间库仑相互作用的影响。后一项由自洽 Poisson 方程的解给出。对于极短的 Debye 长度，可采用所谓的准中性极限（Quasi-Neutral limit），其极大地简化了系统，从而允许更快的数值模拟。本文有四个主要目标。第一个是提出一个描述存在陷阱时离子电荷的 PNP 模型。第二个是为正在开发的简化多尺度模型提供基准测试以进行验证 [1]。第三个是探究描述阴离子非极性尾部之间相互作用的项的相关性。最后一个是通过与越来越小的 Debye 长度下的详细数值模拟进行比较，定量探究准中性极限的有效性。为了达到这些目标，我们提出了一种简单高效的交替方向隐式（Alternate Direction Implicit）方法用于非线性 PNP 系统的数值求解，该方法在空间和时间上均保证二阶精度，且无需在每个时间步求解非线性方程。我们还提出了一种用于准中性附近简化 PNP 系统的新半隐式格式。
引用
@article{arxiv.2202.01420,
title = {Anomalous sorption kinetics of self-interacting particles by a spherical trap},
author = {Antonio Raudino and Antonio Grassi and Giuseppe Lombardo and Giovanni Russo and Clarissa Astuto and Mario Corti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.01420},
year = {2022}
}