微观流变学中反常扩散现象的比较研究

活性布朗粒子在网络聚合物上的反常扩散：Langevin动力学模拟与理论

Anomalous diffusion for active Brownian particles cross-linked to a networked polymer: Langevin dynamics simulation and theory

定量地理解活性布朗粒子（ABP）与粘弹性聚合物环境相互作用的动力学是一个科学挑战。它是密切相关的几个跨学科的主题，如聚合物基质中的活性胶体的微观流变学和在体内的染色体或细胞骨架网络的非热动力学。本文基于Langevin动力学模拟和解析理论，对以ABP为中心交联剂的星型功能性聚合物$f$的粘弹性活性体系进行了深入的研究。我们观察到，ABP交联剂，尽管其自推进运动，达到了积极的亚扩散与缩放$\langleΔ\mathbf{R}^2(t)\rangle\sim t^α$与$α\leq 1/2$，通过从聚合物的粘弹性反馈。与直觉相反，当ABP由较大的推进速度驱动时，表观异常指数$α$变得较小，但与聚合物的官能度$f$或边界条件无关。我们提出了一个精确的理论，并表明，该运动的活性交联剂是一个高斯非马尔可夫过程，其特征在于两个不同的幂律位移相关。在中等P{é}clet数下，它似乎表现为具有Hurst指数$H=α/2$的分数布朗运动，而在高P{é}clet数下，聚合物环境中的自推进噪声导致均方位移（$\sim \ln t$）的对数增长和速度自相关衰减为$-t^{-2}$。我们证明了活性交联剂的异常扩散是精确描述的分数朗之万方程与两个不同的随机噪声。