两种耦合机制在异质介质中产生菲克却非高斯的扩散
软凝聚态物质
2020-05-06 v3 生物物理
摘要
菲克却非高斯的扩散在若干生物与软物质系统中被观察到，然而在保持线性均方位移的同时出现非高斯性的潜在机制仍属推测。在此，我们定量刻画空间异质性对菲克扩散中非高斯性出现的影响。我们研究了荧光胶体粒子在具有一系列结构构型（从完全有序到完全随机）的微柱矩阵中的扩散。我们表明非高斯性作为两个耦合因素的直接后果而出现：在异质随机结构环境中单个粒子的扩散系数变为空间依赖的，且粒子空间分布在此类环境中显著变化，进一步影响单粒子的扩散系数。该耦合机制即便由于微柱排布中的弱无序也会导致显著的非高斯性质。一个简单数学模型验证了我们的假设：系统中非高斯却菲克的扩散源于结构异质环境中系综的超统计行为。此处确定的两种机制与许多拥挤异质环境系统相关，其中非高斯扩散频繁被观测到，例如在生物系统、聚合物、凝胶和多孔材料中。
引用
@article{arxiv.1909.11364,
title = {Two Coupled Mechanisms Produce Fickian, yet non-Gaussian Diffusion in Heterogeneous Media},
author = {Indrani Chakraborty and Yael Roichman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.11364},
year = {2020}
}