非惯性障碍物拥挤介质中的非普适示踪粒子扩散

我们研究了示踪粒子在由排阻体积、静止非惯性障碍物构成的晶格之间的连续空间中的扩散。具体而言，我们分析了示踪粒子 - 障碍物相互作用强度以及拥挤物体积占有率如何改变示踪粒子的扩散运动。通过分析示踪粒子扩散模式在结合障碍物时的捕获态与体相扩散之间的分配细节，我们考察了示踪粒子在拥挤物晶格中的局域化程度。我们从系综平均和时间平均均方位移、捕获时间分布、时间平均均方位移的振幅变化以及扩散示踪粒子的非高斯参数等方面研究了示踪粒子扩散的性质。我们得出结论，示踪粒子 - 障碍物的吸附与结合引发了瞬态反常扩散。基于记录的单个时间平均轨迹非常窄的分布，我们排除了连续型随机游走过程作为我们系统中示踪粒子扩散的底层物理模型。对于中等强度的示踪粒子 - 拥挤物吸引，运动被发现是完全遍历的；而在更强的吸引强度下，系综平均与时间平均均方位移之间会出现瞬态差异。我们还将我们的结果与实验单粒子追踪以及稠密拥挤悬浮液中标记示踪粒子扩散的模拟结果进行了对比展望。我们的结果对活细胞内部及其他结构化液体中高度拥挤环境下的化学组分扩散、输运和传播具有启示意义。