星形拥挤剂溶液中的自亚扩散：粒子间相互作用的非单调效应

我们通过大规模计算机模拟研究了拥挤的二维溶液中各向异性星形粒子的自扩散。我们探讨了拥挤剂的面积覆盖分数 $\phi$ 及拥挤剂间的黏附性质对瞬态反常扩散区域的影响。我们系统地计算了粒子的均方位移（MSD）、时间平均 MSD 以及有效扩散系数。在长轨迹极限下，扩散表现出各态历经性，使得时间平均 MSD 收敛于系综平均 MSD，且单条轨迹的时间平均 MSD 仅具有较小的残余幅度展宽。在中间时间尺度上，我们量化了系统中的反常扩散。此外，我们表明粒子的平动——但非转动——扩散率 $D$ 是它们之间吸引强度的非单调函数。两个扩散系数均随拥挤剂所占面积分数 $\phi$ 按 $D(\phi)\sim (1-\phi/\phi^*)^2$ 递减。我们的结果可能适用于解释体外用于模拟活细胞细胞质条件的多种标准大分子拥挤剂的非布朗扩散实验观测。