Suppr超能文献

密集扩散单分子体系中的主动输运。

Active transport in dense diffusive single-file systems.

机构信息

Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée, CNRS UMR 7600, case courrier 121, Université Paris 6, 4 Place Jussieu, 75255 Paris Cedex, France.

出版信息

Phys Rev Lett. 2013 Jul 19;111(3):038102. doi: 10.1103/PhysRevLett.111.038102. Epub 2013 Jul 16.

Abstract

We study a minimal model of active transport in crowded single-file environments which generalizes the emblematic model of single-file diffusion to the case when the tracer particle (TP) performs either an autonomous directed motion or is biased by an external force, while all other particles of the environment (bath) perform unbiased diffusions. We derive explicit expressions, valid in the limit of high density of bath particles, of the full distribution P((n))(X) of the TP position and of all its cumulants, for arbitrary values of the bias f and for any time n. Our analysis reveals striking features, such as the anomalous scaling [proportionality] √[n] of all cumulants, the equality of cumulants of the same parity characteristic of a Skellam distribution and a convergence to a Gaussian distribution in spite of asymmetric density profiles of bath particles. Altogether, our results provide the full statistics of the TP position and set the basis for a refined analysis of real trajectories of active particles in crowded single-file environments.

摘要

我们研究了在拥挤的单分子环境中主动运输的一个最小模型,该模型将标志性的单分子扩散模型推广到示踪粒子(TP)执行自主定向运动或受到外力影响的情况,而环境中的所有其他粒子(浴)都进行无偏扩散。我们推导出了在浴粒子高密度极限下,TP 位置的全分布 P((n))(X)和所有累积量的显式表达式,对于任意的偏差 f 和任意的时间 n。我们的分析揭示了显著的特征,例如所有累积量的异常标度[比例]√[n],具有 Skellam 分布特征的相同奇偶累积量的相等性,以及尽管浴粒子的密度分布不对称但仍收敛于高斯分布。总之,我们的结果提供了 TP 位置的完整统计信息,并为在拥挤的单分子环境中主动粒子的真实轨迹的精细分析奠定了基础。

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