Transport of a heated granular gas in a washboard potential
本文数值研究了搓衣板势中一维布朗粒子阵列在随机外力驱动下的短程排斥力作用下的运动。特别是，我们调查的作用，瞬时弹性和非弹性碰撞的系统动力学和运输。该系统显示一个锁定的制度，其中粒子只能通过激活的过程和运行的制度，其中粒子沿所施加的场的方向漂移。通过调节控制布朗运动的摩擦参数的值，我们探索了过阻尼动力学和欠阻尼动力学。在这两个制度中，我们认为作为倾斜和其他相关的控制参数，如，恢复系数，颗粒大小和颗粒总数的函数的系统的流动性和扩散性。我们发现，而在过阻尼制度，相互作用系统的结果与已知的非相互作用的情况下，在欠阻尼制度，非弹性碰撞确定了丰富的各种行为，其中是一个意想不到的增强非弹性扩散的相似之处。
2006-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Diffusion of Cu adatoms and dimers on Cu(111) and Ag(111) surfaces
基于从头计算表面势分析了Cu原子和二聚体在Cu（111）和Ag（111）表面上的扩散。与简单的单吸附原子在两个状态之间交替跳跃相比，二聚体经历了更复杂的扩散过程，该过程结合了平移和旋转运动。计算了这些过程在两个表面上的扩散系数，并与单个颗粒的扩散进行了比较。扩散系数的主要参数：能垒和前因子成为温度依赖性时，二聚体移动跳跃之间的许多位置的不同值的能量。Cu和Ag晶体表面晶格常数的微小差异导致二聚体跳跃的完全不同的能量景观，从而导致不同的扩散过程。同时，单个吸附原子的扩散变化不大。
2015-07-09 cond-mat.stat-mech
Vacancy diffusion in the triangular lattice dimer model
在经典的三角晶格二聚体模型上，考虑了二聚体只能平移不能旋转的动力学约束，研究了空位扩散。一个单一的空位，即一个单体，在一个完全填充的晶格中，总是定位在一个树状结构中。树大小的分布是渐近指数的，平均为8.16 \pm 0.01站点。一对相连的单体具有有限的离域概率。当离域时，单体的扩散是异常的：
2008-06-17 cond-mat.stat-mech
Directed diffusion of reconstituting dimers
我们讨论了G。I. Menon { \it等}在J. Stat Phys. { \bf 86}，1237（1997）中。这种不对称性带来了运动学波和Kardar-Parisi-Zhang非线性效应等现象，这些现象与模型的一个特征--强破缺遍历性相结合。一个中心的作用是由一个单一的非局部不变，不可约的字符串，其相互作用与驱动运动的重组二聚体，所产生的辅助跳跃，确定的渐近动力学和缩放制度。这些研究分析和数值通过部门相关的映射到不对称简单的排斥过程。
2006-12-18 cond-mat.stat-mech
Diffusive motion of particles and dimers over anisotropic lattices
描述了粒子和二聚体混合物在重构表面上以不同跳跃速率运动的行为。用变分法计算了集体扩散系数。集体粒子运动的各向异性作为跳跃率和局部粒子密度的函数进行了分析。解析表达式与扩散粒子和二聚体混合物的蒙特卡罗模拟的结果进行了比较。同一系统的驱动扩散运动的方向取决于跳跃各向异性和驱动力的大小。当易扩散轴的方向不同时，驱动运动导致颗粒和二聚体分离。它示出，在这种情况下，捕获网站集中在某些表面积作为过滤器或障碍的颗粒和二聚体的混合物。
2014-05-09 cond-mat.stat-mech
Fractional Fokker-Planck dynamics: Numerical algorithm and simulations
在分数阶Fokker-Planck动力学的框架下，通过CTRW数值研究了倾斜周期势中的反常输运。本文提出了一种适用于任意位势的有效数值算法。然后，该算法被应用于调查的分数电流和相应的非线性迁移率在不同的搓板电位。通过状态空间中概率密度随时间的演化比较了正常扩散和分数扩散。此外，我们还讨论了分数电流值的平稳概率密度。
2006-03-20 cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic memory can boost enormously driven nonlinear diffusion and transport
自19世纪以来，流体动力学记忆力或巴塞特力就已为人所知。然而，它对布朗运动的影响仍然是未被探索的。在这里，我们研究它的作用在非线性传输和扩散内的一个范例模型的倾斜搓衣板电位。在这个模型中，一个巨大的增强驱动扩散超过其潜在的自由极限提出了一个公认的矛盾现象。在过阻尼极限下，它发生在势垒消失的临界倾斜处。然而，对于弱阻尼，它发生在另一个关键的倾斜，其中的势垒是清楚地表示令人惊讶。最近，我们发现Basset力可以使这样的扩散增强非常大。在本文中，我们发现，即使是中等强度的阻尼，过阻尼理论工作得很好，当记忆效应可以忽略不计，大量的流体动力记忆意外地作出了强烈的影响。首先，扩散增强发生在非零势垒处，并且可以是更大的数量级。第二，瞬态异常扩散制度出现在许多时间几十年和潜在的时期。第三，粒子的流动性也可以显着增强，并出现长瞬态超输运机制。
2020-07-02 cond-mat.stat-mech
Giant diffusion and coherent transport in tilted periodic inhomogeneous systems
研究了摩擦系数与空间有关的搓板势中过阻尼布朗粒子的运动动力学。得到了电流和扩散系数的解析表达式。我们表明，有效扩散系数可以增强或抑制相比，均匀摩擦的情况下。扩散系数在临界阈值（$F_{c}$）附近最大，该阈值对温度和摩擦轮廓敏感。在某些参数范围内，我们观察到噪声（温度）的增加会降低扩散，这是违反直觉的。这导致伴随着小扩散的具有大平均速度的相干传输。这一点可以通过对Péclet数的分析得到明确的证明，Péclet数已经被引入研究相干或最优输运。这种现象是对巨扩散的补充。
2002-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vacancy localization in the square dimer model
我们研究了经典的二聚体模型的正方形晶格上的一个单一的空缺，通过开发一个图论的分类集的所有配置扩展的生成树制定的紧密堆积的二聚体。有了这种形式主义，我们可以解决的问题，可能的运动引起的二聚体滑动的空缺。我们发现在无限系统中空位严格堵塞的概率为57/4- 10平方[2]。更一般地，空位可接近的畴的尺寸分布的特征在于具有指数9/8的幂律衰减。在有限系统中，体中空位到达边界的概率随系统尺寸的幂律下降，指数为1/4。由此产生的弱本地化的空缺仍然允许无界扩散，其特征在于扩散指数，我们涉及到的扩散生成树。我们还实现了自由和周期性边界条件的模型的数值模拟。
2007-10-31 cond-mat.stat-mech
Random sequential adsorption and diffusion of dimers and k-mers on a square lattice
我们已经进行了广泛的模拟随机顺序吸附和扩散的$k$ -聚体，$k=5$在两个维度，特别注意的情况下$k=2$。我们专注于作为时间的函数的覆盖率和空位动态的行为。我们观察到，对于$k=2,3$一个完全覆盖的晶格是永远不会达到的，因为存在的冻结配置，防止孤立的空位在晶格中加入。从这个结果，我们认为，完全覆盖从来没有达到任何值的$k$。覆盖率的长时间行为是非平均场的、非解析的，以$t^{-1/2}$为主导项。长时间的覆盖制度是独立的初始条件，而强烈依赖于扩散概率和沉积速率，特别是，这些参数的不同值导致不同的最终值的覆盖。这些系统的几何复杂性也突出了通过调查的空缺人口动态。
2001-03-28 cond-mat.stat-mech
Universal fluctuations in subdiffusive transport
利用分数阶Fokker-Planck方程方法，在连续时间随机游走（CTRW）框架下研究了倾斜搓板势中的亚扩散输运。缩放的亚速度服从一个普遍的规律，假设一个固定的列维稳定分布的形式。后者仅由次扩散指数α和平均次速度定义，但有趣的是既不依赖于偏置强度，也不依赖于势的具体形式。这些标度的，普遍的亚速度波动出现由于弱遍历性破缺和消失的正常扩散的极限。的分析启发式理论的结果证实了底层的CTRW的蒙特卡罗模拟。
2008-11-28 cond-mat.stat-mech
Dimer motion on a periodic substrate: Spontaneous symmetry breaking and absolute negative mobility
我们考虑两个耦合粒子沿周期性衬底势运动，惯性效应可以忽略不计（过阻尼极限）。即使当颗粒是相同的和基板空间对称的，适当的振幅和频率的正弦外部驱动可以导致自发对称性破缺的形式的二聚体的永久定向运动。热噪声恢复遍历性，从而零净速度，但需要任意快的扩散足够弱的噪声的二聚体。此外，在施加静态偏置力时，二聚体表现出与该力相反的运动（绝对负迁移率）。所有这些效应的关键要求是两个粒子的非凸相互作用势。
2012-07-03 cond-mat.stat-mech
Conservation Laws and Integrability of a One-dimensional Model of Diffusing Dimers
研究了直线上硬核粒子的辅助扩散模型。该模型表现出强烈的遍历性破缺：配置空间分裂成指数数量的不连通扇区。我们精确地确定了这个扇区分解。在每个扇区内，模型都可以简化为简单的排斥过程，因此等价于海森堡模型，并且是完全可积的。我们讨论了额外的对称性的等效量子哈密顿量，涉及在不同的部门的可观的。在某些扇区中，关联函数的长时间衰减与简单排斥过程的衰减有质的不同。这些衰变在不同的部门推导出一个精确的映射到一个模型的硬核随机游走保守自旋的扩散，并进行了数值验证。我们还讨论了流体动力学描述的无穷大守恒律的存在的一些影响。
1997-03-06 cond-mat.stat-mech
Driven Diffusion in Periodic Potentials with Stochastic Path Integral Hyperdynamics
本文利用最近提出的随机路径积分超动力学（SPHD）方法[L.Y. Chen和L.J.M. Horing，J. Chem. Phys. { \bf 126}，224103（2007）]。首先，我们考虑单个布朗粒子在空间周期势中运动并受到外部交流驱动力的情况。我们证实，在这个系统中没有随机共振，并发现在较高的频率的扩散系数$D$强烈抑制。第二种情况是二聚体在具有静态偏置的周期势中运动。对于这种情况，当二聚体键长是势晶格常数的整数倍时，对$D$有很强的抑制作用。对于这两种情况下，我们演示了如何SPHD允许我们提取的动态信息，正是在不同的偏差水平从一个单一的模拟运行，通过计算相应的统计重新加权因子。
2009-06-02 cond-mat.stat-mech
Coarsening in a Driven Ising Chain with Conserved Dynamics
我们研究了自旋交换动力学和小驱动力下伊辛链的低温粗化。这个动力学系统减少到一个域扩散过程，其中整个域进行最近邻跳跃，除了最短的域-二聚体-进行长程跳跃。该体系具有两个独立的长度尺度：平均畴长L（t）~t^{1/2}和平均二聚体跳跃距离l（t）~ t^{1/4}。由于这两个标度的存在，长度为k的区域的密度C_k（t）不服从标度。这种标度的破坏也导致短畴密度随t^{-5/4}衰减，而不是纯畴扩散引起的t^{-3/2}衰减。
1999-03-11 cond-mat.stat-mech
Stochastic nanoswimmer: a multistate model for enzyme self-propulsion and enhanced diffusion
针对酶的增强扩散现象，本文提出具有涨落迁移率的二聚体多态模型，利用三态酶促循环中的状态转换产生奔跑—翻滚运动，并给出匹配实验自推进速度与扩散增强的条件。
2024-05-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effect of bias in a reaction diffusion system in two dimensions
我们考虑一个二维晶格上的单粒子反应扩散系统，其中粒子$A$偏向于向它们最近的邻居移动，当它们相遇时湮灭; $A + A \to \emptyset$。允许的偏见，以参数的负值和正值，任何非零的偏见被认为是大大影响系统的行为相比，无偏（简单的扩散）的情况下。对于正偏置，存在有限数量的二聚体，其是作为最近邻居出现的孤立的粒子对，而对于负偏置，存在有限密度的粒子。这两个数量消失的幂律方式接近扩散极限与不同的指数。此外，在完全正偏置极限处观察到不连续性。还分析了系统的持久性行为。
2019-04-22 cond-mat.stat-mech
Diffusion-limited reactions on disordered surfaces with continuous distributions of binding energies
我们研究了二维晶格上随机粒子系统的稳态，其中粒子流入、扩散和解吸，以及粒子相遇时二聚体的形成。表面过程是热激活的，具有从\emph{continuous}分布提取的（淬灭）结合能。我们表明，在这个模型中的网站提供覆盖或流动性，这取决于他们的能量。我们用这个分析映射到一个有效的\emph{binary}模型中的温度依赖的方式系统。有效模型的行为是很好理解的，并且准确地描述了系统的关键量：与离散分布相比，有效反应的温度窗口被加宽，并且效率在其末端衰减得更慢。映射还解释了在什么参数制度的系统表现出实现依赖性。
2011-08-02 cond-mat.stat-mech
Entropy production for asymmetric diffusion of particles
我们分析了一个非平衡排斥过程，在这个过程中，粒子成对地产生和湮灭，并以不同的跃迁速率$p$和$q$分别向右或向左跳跃。我们研究了单个粒子的动力学，精确地确定了熵、熵产生率和熵通量随时间的变化。在多粒子系统中，我们用概率分布和熵产生率来描述系统的特征，条件是$p+q$等于二聚体产生率和湮灭率之和。一般情况下，这种约束是不存在的，被认为是在对近似水平，系统的时间依赖性的行为进行了分析，并确定了固定的熵产生。在所有的情况下，在稳定的制度，我们表明，熵产生率是一个双线性形式的粒子和力$\ln(p/q)$的电流。
2015-11-11 cond-mat.stat-mech
Role of entropy barriers for diffusion in the periodic potential
研究了粒子在一维周期、N-1维无界的N维外势中的扩散问题。我们找到了一个解析表达式的过阻尼扩散和数值研究的情况下，中等和低阻尼。我们表明，在欠阻尼限制，多维效应导致减少（与一维运动相比）的跳跃长度之间的后续捕获的原子在底部的外部周期性的潜力。作为应用，我们考虑吸附在晶体表面的二聚体的扩散。
2000-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Transport efficiency in topologically disordered networks with environmentally induced diffusion
我们研究运输的拓扑无序网络受到的环境，诱导经典扩散。动态的现象学描述的框架内最近推出的量子随机行走，允许研究相干传输和纯经典扩散之间的交叉。我们发现，耦合到环境消除了所有的本地化的影响，并迅速导致经典的运输。此外，我们发现，在运输效率的水平上，该系统可以很好地描述它减少到一个两个节点的网络（二聚体）。
2011-08-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Enhanced diffusion of tracer particles in nonreciprocal mixtures
本研究通过数值模拟和两种解析方法，发现非互易相互作用可显著增强二元混合物中示踪粒子的扩散，该增强与爱因斯坦关系破坏相关，并归因于瞬态推进二聚体的形成。
2023-11-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two-Dimensional Nucleation with Edge and Corner Diffusion
研究了边缘扩散和角扩散对在平坦衬底表面上不可逆成核的岛的形貌和密度的影响。没有边缘和角扩散，岛是分形的。随着边缘扩散常数$D_e$增加，岛倾向于在$< 10 >$方向上具有四个针状物的十字形状。具有扩散常数$D_c$的附加角扩散产生方形岛。当$D_e$相对于表面扩散常数$D_s$较小时，正方形拐角显示Berg不稳定性，从而在$<11>$方向上产生料斗生长。角扩散影响岛数密度$n$。在具有小$D_c$的沉积通量$F$下，主要单体是可移动的和$n \propto (F/D_s)^{1/3}$。在大的$D_c$中，二聚体和三聚体也是可移动的和$n \propto F^{3/7} D_s^{-5/21} D_c^{-4/21}$。$F$依赖性与速率方程分析结果吻合较好，但对$D_c$的依赖性不能用理论解释。
2003-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Nature of the randomness-induced quantum spin liquids in two dimensions
利用精确对角化和Hams-de Raedt方法，在二维（2D）空间中研究了几种阻挫晶格中随机诱导的量子自旋液体态（随机单重态）的性质，三角形格、kagome格和J_1-J_2正方形格。研究了体系的基态性质、低能激发态性质和有限温度热力学量。基态和低的激发态由几乎孤立的单重态二聚体、共振单重态二聚体簇和孤自旋组成。低能激发是单重态到三重态激发，伴随着附近单重态-二聚体的重组的孤儿自旋的扩散，共振单重态-二聚体簇的产生或破坏。后两个激发增强动态的“类液体”功能的二维随机单重态。与一维链中无阻挫的随机单重态进行了比较，突出了一维链与二维链的相似性和差异性。广义上的阻挫，不仅是几何阻挫，还包括不同类型相互作用之间的竞争所产生的阻挫，在稳定这种阻挫的随机单重态中起着至关重要的作用。对有机和无机材料的实验现状进行了评述和讨论。
2019-08-11 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Velocity and force autocorrelations in Brownian dynamics with a Lorentz force
University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Leibniz-Institute for Polymer Research（莱布尼茨聚合物研究所）
推导了外磁场中布朗粒子速度与力自相关张量的一般关系，并在过阻尼极限下简化，发现速度自相关张量的自扩散部分与力自相关张量的反对称部分耦合，耦合强度由回旋频率与热化率之比决定。
2026-07-03 cond-mat.stat-mech
Dynamics of a quantum particle in low-dimensional disordered systems with extended states
我们研究了一维和二维无序紧束缚模型中量子粒子的动力学行为，这是对安德森局域化的普遍看法的例外，在这个意义上，局域化长度在某些特定的能量处发散。我们提供了一个一致的图片两个著名的一维例子：链与非对角无序和随机二聚体模型。在这两种情况下，量子运动都表现出一种特殊的反常扩散，可以称为双分形。颗粒的无序平均密度分布在长时间范围内变得至关重要。当$q$超过某个$q_0$时，粒子位置的$q$阶矩随时间发散。我们得到了链上非对角无序的$q_0=2$（以及二维二分格）。对于随机二聚体模型，我们的结果$q_0=1/2$证实了已知的严格结果。
2011-02-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Phase Diagram of Hard Tetrahedra
多面纳米粒子和胶体合成的进展激发了人们对多面体形状相行为的兴趣。正四面体吸引了特别的注意，因为它们更喜欢与周期性不相容的局部对称性。最近报道了正四面体的两个致密相。在三角双锥（二聚体）晶体中实现了密度已知的四面体堆积，堆积密度为4000/4671= 85.63%。在模拟中观察到了一个十二方准晶，它的近似体，具有周期性的平铺结构（3.4.3^2.4），可以被压缩到85.03%的填充率。在这里，我们表明，准晶近似是更稳定的比二聚体晶体的堆积密度低于84%，使用Monte Carlo计算机模拟和自由能计算。为了进行自由能的计算，我们使用的各向异性形状和热力学积分的弗伦克尔-拉德方法的变化。近似的增强的稳定性可以归因于网络子结构，其最大化颗粒可用的自由体积（以及因此的“摆动空间”），并促进颗粒的相关运动，这进一步有助于熵并导致填充密度低于65%的扩散。结构上不同的相位之间的固体-固体过渡的存在不相关的对称性破缺-近似和二聚体晶体-是不寻常的硬粒子系统。
2011-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fractional diffusion without disorder in two dimensions
Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；TCM Group, Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室 TCM 组）；Theoretical Physics III, Center for Electronic Correlations and Magnetism, Institute of Physics, University of Augsburg（奥格斯堡大学物理学院电子相关与磁性中心理论物理第三系）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）
研究二维中简单局部约束使缺陷呈现可调亚扩散，通过冰型和二聚体型模型揭示丰富动力学现象及有效分数扩散方程，缺陷路径分形维数为5/4，该研究对人工自旋冰和量子模拟器等平台有重要意义。
2026-07-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Concentration dependence of diffusion-limited reaction rates and its consequences
扩散限制缔合反应在自然界中普遍存在。它们对于生物反应特别重要，其中反应速率通常由分子在二维表面（例如细胞膜）上的扩散运输决定。二维表面上扩散的特殊性可能导致非平凡的反应动力学，例如两个分子之间的浓度依赖性缔合速率。然而，传统上，生物分子缔合反应的动力学已经使用质量作用定律建模，该定律假设反应速率是浓度无关的常数。本文利用多尺度分子模拟方法研究了二维表面上扩散限制缔合反应的浓度依赖性。特别是，我们量化的短程对相互作用的反应速率的浓度依赖性的影响，并将其编入一个经验法则。在化学动力学模型中应用这一定律，我们发现简单化学体系的稳态行为会因浓度依赖速率的存在而发生剧烈的改变。特别地，我们发现，它导致抑制的内在噪声在二聚反应和不稳定的鲁棒振荡Lotka-Volterra捕食系统。事实上，我们在后者中看到了从健壮到微调行为的转变。此外，我们发现，浓度依赖的反应速率自然出现在随机捕食系统由于固有噪声。我们评论这些结果的后果，并讨论其在复杂的化学和生物系统建模的影响。特别是，我们评论的质量作用定律，这是在所有这些系统的理论建模主食的有效性范围。
2020-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Continuous-Time Random Walk Description of Anomalous Spin Transport in Dilute Dipolar Networks
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Southampton（南安普顿大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究稀磁偶极网络中反常自旋输运，用连续时间随机游走描述¹³C极化输运，构建速率矩阵并采样轨迹。发现无序平均动力学致反常输运，分析等待时间分布等特征，追溯微观起源，联系全局输运与穿越时间，表明需超越菲克扩散方程的描述。
2026-09-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
