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Non-monotonic crossover from single-file to regular diffusion in micro-channels

机译:从单文件到微通道中规则扩散的非单调交叉

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摘要

The diffusion behavior of interacting particles determines the behavior of a large number of systems ranging from pedestrians crossing a road to ions passing through channels in living cells. Here we present a system in which the nature of the diffusion process varies with changes in the external conditions. We find this special behavior in a colloidal model system, consisting of micron sized particles which are confined to narrow channels and interact via induced magnetic dipoles. When the density of these particles is changed, diffusion alternates between normal Fickian behavior and single-file diffusion. This anomalous behavior is induced by the order of the particles in the restricted geometry and does not depend on the exact nature of the inter-particle interactions.
机译:相互作用粒子的扩散行为决定了许多系统的行为,这些系统的范围从行人穿越道路到穿过活细胞通道的离子。在这里,我们介绍一个系统,其中扩散过程的性质随外部条件的变化而变化。我们在胶体模型系统中发现了这种特殊行为,该系统由微米级的颗粒组成,这些颗粒被限制在狭窄的通道中,并通过感应磁偶极子相互作用。当这些粒子的密度发生变化时,扩散在正常的Fickian行为和单文件扩散之间交替。这种异常行为是由受限制的几何形状中的粒子顺序引起的,并且不取决于粒子间相互作用的确切性质。

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