活性浴中非活性棒的扩散动力学模拟研究:非单调尺寸依赖和反常平动-转动耦合

摘要

本文采用Langevin动力学模拟二维刚性棒状示踪粒子在活性浴中的扩散动力学,主要关注示踪粒子平动(转动)扩散系数随其棒长和背景粒子的活性强度如何变化.本文发现示踪粒子在小时间尺度显示出超扩散行为,并在大时间尺度下恢复到正常扩散,同时平动扩散系数和转动扩散系数均随背景粒子的活性强度增加单调增加,但呈现出与棒长的非单调依赖.在研究棒的平动-转动耦合时发现这种平衡系统中不存在反直觉现象,即棒在一定参数下会表现出负的平动-转动耦合,表明示踪粒子在平行于棒方向上的扩散比在垂直方向上更慢.这种异常(扩散)行为随背景粒子的活性强度增加具有重入行为,表明背景粒子的活性导致了两种扩散行为存在竞争关系的效应.