势垒性质决定异质介质中的首次 Passage 时间
统计力学
2024-07-31 v2 软凝聚态物质
生物物理
摘要
直觉表明，穿越某区域的 passage 时间随路径上势垒数量增加而延长。这是否会因势垒性质不同而失效？为探究这一基本问题，我们精确求解了一般 d 维空间中扩散输运通过空间排布障碍阵列(依障碍性质或为熵垒或为能垒)的首次 passage 时间。对于能垒，我们证明首次 passage 时间随势垒数量呈非单调变化，而对于熵垒则单调增加。能垒的这种非单调性的行为亦反映于有效扩散率之中。随后我们设计了一项简单实验，令机器昆虫在含空间排布障碍阵列的异质环境中导航，以验证我们的预测。最后，通过数值模拟我们表明能垒的这种非单调行为具有普遍性，并可扩展至超扩散输运。
引用
@article{arxiv.2211.13814,
title = {Nature of barriers determine first passage times in heterogeneous media},
author = {Moumita Dasgupta and Sougata Guha and Leon Armbruster and Dibyendu Das and Mithun K. Mitra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.13814},
year = {2024}
}