通道扩散过阻尼 Langevin 模拟中的固定密度边界条件
计算物理
2020-07-24 v4 统计力学
生物物理
摘要
我们考虑在通道中粒子 Langevin 方程的数值积分,其中存在在两端固定浓度值的边界条件。这类边界条件出现在例如考虑分子通道中离子的扩散时,即细胞膜两侧不同浓度之间。对于此应用,布朗运动的过阻尼极限(导出一阶 Langevin 方程)最为便利,但在先前工作中发现该极限在边界条件实现上存在一些困难。我们在此推导出一种算法,与先前尝试不同,其不需要模拟粒子储库,也不需要考虑速度变量或可调参数。简单情形下的布朗粒子模拟表明,结果与理论完全吻合,无论是局域浓度值还是非平衡情形下的所得粒子通量。该算法适用于更复杂离子通道的建模,并且一般而言适用于其他使用一阶 Langevin 方程的物理模型中类似边界条件的处理。***此版本修正了已发表文章中两个方程的印刷错误***
引用
@article{arxiv.1804.06778,
title = {Fixed-density boundary conditions in overdamped Langevin simulations of diffusion in channels},
author = {Laureano Ramírez-Piscina},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.06778},
year = {2020}
}
备注
8 pages, 5 figures