Diffusion in confined geometries
颗粒或更一般地说，小物体的扩散传输是物理和化学反应系统的普遍特征。在包含限制壁或收缩的配置中，传输由抖动对象的波动统计和其动力学可用的相空间控制。因此，在宏观和纳米尺度上的输运研究必须解决布朗运动和熵效应。通过这次调查，我们报告的随机运输发生在不同的截面的微尺寸的几何形状或在狭窄的通道，其中的扩散粒子被阻止通过对方（单列扩散）的理论和数值研究的最新进展。对于在静态悬浮介质中进行偏置扩散的颗粒，由封闭的几何形状包围，运输表现出有趣的功能，如（i）随着温度的升高，非线性迁移率降低，或者，（ii）一个广泛的过剩峰的有效扩散以上的自由扩散限制。这些矛盾的方面可以理解的熵的贡献，从相空间中的限制动力学。此外，如果悬浮介质受到外部的、与时间相关的力，扩散的布朗粒子的整流或分离成为可能。同样地，在非常窄的空间调制通道中的扩散通过接触粒子-粒子相互作用而被修改，这引起异常子扩散。驱动单个文件的有效子扩散常数也发展出作为限制耦合常数的函数的共振状结构。
2008-08-18 cond-mat.stat-mech
Cooperative strings and glassy dynamics in various confined geometries
在此之前，我们开发了一个极小模型的基础上随机合作字符串的过冷液体在散装和自由界面附近的松弛，我们恢复了一些关键的实验观察。在这篇文章中，在回顾了合作弦模型的主要成分后，我们研究了各种实验相关的受限几何形状的有效玻璃化转变和表面迁移率：独立膜，支撑膜，球形颗粒和圆柱形颗粒，自由界面和/或被动基板。最后，我们介绍了一种新的方法来解释一个纯粹的吸引基板，并探讨后者在以前的几何形状的影响。
2019-11-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Occupation times of random walks in confined geometries: From random trap model to diffusion limited reactions
我们考虑一个随机游走在有限的几何形状，从一个网站，并最终达到一个目标网站。我们计算分析的分布在第三个网站上的占领时间，到达目标网站之前。所得到的分布是精确的，并完全明确的情况下或parallepipedic限制域。我们讨论了这些结果在两个不同领域的意义：随机陷阱模型的平均首次通过时间是在大于1的维数下计算的，并且显示出与源和靶位置的非平凡依赖性;还明确计算了在被另一个不完美中心捕获之前与给定不完美中心反应的概率，揭示了几何和化学参数的复杂依赖性。
2008-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion-limited reactions and mortal random walkers in confined geometries
受星际尘埃颗粒扩散反应动力学的启发，我们研究了二维受限几何中的致命随机行走者的首次穿越问题。我们提供了一个精确的表达式，两个步行者，这是在极限情况下进行评估，并检查对广泛的动力学蒙特卡罗模拟的相遇概率。我们分析了连续极限，这是非常缓慢地接近，与修正，消失与晶格尺寸几何。然后，我们研究了晶格形状对首次通过概率的影响，其中我们专注于纵横比的依赖性：扭曲晶格总是降低两个步行者的相遇概率，并且可以表现出与真正一维随机行走行为的交叉。这种过渡的性质也定性解释。
2008-11-24 astro-ph cond-mat.stat-mech
Controlling diffusive transport in confined geometries
我们分析了布朗粒子在具有周期性变化截面的窄通道中的扩散输运。几何约束导致熵障碍，颗粒必须克服以在传输方向上前进。的运输特性表现出独特的行为，这是在观察到的运输与纯粹的能量障碍的潜力。通过调节通道的几何参数，可以有效地调节输运和扩散性质。一个突出的例子是特定信道参数的扩散的最大化增强。通道形状的作用的理解提供了一种设计的风格化的通道，其中的质量的运输可以有效地优化的可能性。
2010-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Taming Lévy flights in confined crowded geometries
我们研究了示踪粒子在受限、拥挤的各向异性几何结构中的二维扩散运动。基础介质与我们先前的工作[J. Chem. Phys. 140，044706（2014）]中相同，其中研究了标准高斯扩散。在这里，允许跟踪器执行具有不相关步骤的柯西随机游走。我们的分析表明，障碍物的存在显着影响运动，这在一个无障碍的空间将是一个超扩散型。同时，自扩散过程揭示了不同的异常性质，无论是在一个单一的轨迹实现的水平和后的合奏平均。特别是，由于障碍物，样本的均方位移渐近增长的时间次线性，这表明非马尔可夫性质的运动。然而，仔细检查的生存概率表明，潜在的扩散是无记忆的长期尺度上，尽管强烈的不均匀性运动诱导的取向排序。
2014-11-28 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Fractional Brownian motion and generalized Langevin equation motion in confined geometries
基于在活细胞中观察到的生物分子的亚扩散运动，我们研究了一个非布朗粒子的随机性质，该粒子的运动受分数布朗运动或分数朗之万方程的支配，并被限制在一个有限的区域内.我们通过分析计算和模拟研究了时间平均观测量（例如，时间平均均方位移和位移相关性）受到空间限制和维数的影响。特别是，我们研究了弱遍历性的程度，打破和分散不同的单一轨迹之间的subdiffusive域中的这种受限运动。总的趋势是，从遍历性的偏差减少的运动体积的大小，并与增加的维数。我们定义了位移相关函数，发现该量对分数阶布朗运动、分数阶朗之万方程和连续时间次扩散具有明显的特征，从而为基于单粒子轨迹数据区分这些不同的过程提供了一种有效的手段.
2010-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disorder-Induced Anomalous Mobility Enhancement in Confined Geometries
针对无标度淬火无序与受限几何中的反常输运问题，本文基于双从属方法求解淬火陷阱模型，发现二维通道越窄粒子迁移率反而越高，并给出外力响应的显式形式。
2024-03-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Diffusion and binding of finite-size particles in confined geometries
描述粒子在拥挤、封闭的环境中的扩散，是生物学和技术上的一个重要课题。在约束尺寸变得与粒子尺寸相当的条件下，粒子之间的空间相互作用以及粒子-壁相互作用将在确定输运性质中起关键作用。为了阐明这些相互作用对颗粒传输的影响，我们考虑了有限尺寸颗粒在其直径与颗粒尺寸相当的通道内的扩散和结合。使用该过程的简单晶格模型，我们计算了通道中束缚粒子和自由粒子的稳态电流和密度分布。我们表明，该系统可以表现出定性不同的行为，这取决于通道宽度的颗粒尺寸的比例。我们还进行了模拟，这个系统，并找到与我们的分析结果非常一致。
2008-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Magnetic critical behavior of two-dimensional random-bond Potts ferromagnets in confined geometries
我们对二维随机键Potts铁磁体进行了数值研究。该模型的研究低于和高于临界值$Q_c=4$，区分在纯系统中的二阶和一阶过渡。两种几何形状被认为是，即圆柱体和正方形系统，和临界行为进行了研究，通过共形不变性技术，最近被证明是有效的，即使在随机诱导的二阶相变制度Q>4。在圆柱体的几何形状，连接传递矩阵计算提供了一个简单的测试，以找到无序振幅的范围，这是无序固定点的特性。然后，标度维度遵循沿着条带的相关性的指数衰减。另一方面，自旋系统的蒙特卡罗模拟通常是在正方形晶格上的矩形系统上进行的，但是数据会受到强表面效应的干扰。一个正方形内的半无限系统的保角映射，使我们能够考虑边界效应明确，并导致准确的确定的缩放尺寸。这些技术被应用到范围3-64中的不同Q值。
1999-10-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Polymer chains in confined geometries: Massive field theory approach
采用固定空间维数的大质量场论方法$d=3$，研究了长柔性高分子链在良溶剂中两平行排斥壁、两惰性壁以及一惰性壁和一排斥壁混合情况下的稀溶液.利用场理论$ϕ^4$ O（n）-矢量模型在极限$n\to 0$下与长柔性高分子链在良溶剂中的行为之间的对应关系，计算了耗尽相互作用势和耗尽力，最高可达单圈级。我们的研究包括两个惰性壁的重整化方案的修改。所得到的结果证实，耗尽相互作用势和由此产生的两个排斥壁之间的耗尽力是较弱的排除体积相互作用（EVI）的链比理想的链，因为EVI有效地减少了附近的墙壁耗尽效应。我们的结果与以前的理论研究，实验结果和蒙特卡罗模拟的结果是定性的协议。
2009-05-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistics of the maximum and the convex hull of a Brownian motion in confined geometries
本文研究了具有反射边界的$d$维球中扩散系数为$D$的布朗粒子.我们研究了粒子在时间$t$时沿$x$ -方向的轨迹的最大值$M_x(t)$。对于$t\to \infty$，在长时间限制下，最大值收敛于球的半径$M_x(t) \to R$。我们调查如何接近这个极限，并获得一个精确的解析表达式的波动$Δ(t) = [R-M_x(t)]/R$的分布在所有尺寸的大$t$的极限。我们发现，分布的$Δ(t)$表现出丰富多样的行为，这取决于尺寸$d$。这些结果是通过建立这个问题和窄逃逸时间问题之间的联系而得到的。我们应用我们的结果在$d=2$中研究粒子在半径为$R$的具有反射边界的圆盘中的轨迹的凸包。我们发现，平均周长$\langle L(t)\rangle$的凸包表现出一个缓慢的收敛到周长的圆$2πR$与拉伸指数衰减$2πR-\langle L(t)\rangle \propto \sqrt{R}(Dt)^{1/4} \,e^{-2\sqrt{2Dt}/R}$。最后，我们将我们的结果推广到其他限制的几何形状，如椭圆反射边界。我们的结果得到了全面的数值模拟的证实。
2021-12-10 cond-mat.stat-mech math.PR
Magnetoresistance of compensated semimetals in confined geometries
双组分导体--例如，半金属和窄带半导体通常在宽的温度范围内表现出异常强的磁阻。在这种系统中，电荷中性附近的霍尔电压的抑制引起在垂直于电流和磁场的方向上的强准粒子漂移。即使在弱磁场中，这种漂移也会导致电阻的强几何增加。结合玻尔兹曼动力学方程与样品静电，我们开发了一个微观理论的磁输运在二维和三维空间。受限几何条件下的补偿霍尔效应总是伴随着样品边缘附近和大尺度不均匀性处的电子-空穴复合。因此，经典的边缘电流可能会主导电荷补偿附近的电阻。该效应导致在宽的参数范围内的二维线性磁阻。在三维空间中，磁阻在磁场中通常是二次的，线性区域仅限于磁场方向垂直于样品表面的矩形样品。最后，我们讨论了热流和温度不均匀性对磁电阻的影响。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
The contact theorem for charged fluids: from planar to curved geometries
当库仑流体被限制在两个平行的带电板之间时，与板接触的离子密度的差异与这些边界的表面电荷之间存在精确的关系。当边界是弯曲的时，它不再适用，并且我们计算出当流体被限制在两个同心球体（或圆柱体）之间时，在二维和三维空间中，它是如何推广的。因此，在细胞模型图片内执行分析。广义接触关系打开了可能性，以获得新的精确表达式，特别感兴趣的制度，强库仑耦合。重点讨论了圆柱体的几何结构，并对反离子蒸发/凝结现象进行了深入的讨论，得到了一些新的结果。与蒙特卡罗模拟数据吻合较好。
2014-10-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Work fluctuations for a confined Brownian particle: the role of initial conditions
本文研究谐势约束下布朗粒子所受随机力注入功的大涨落，解析推导一般无关联初始条件下的速率函数，揭示其奇点数量及势强度依赖由初始展宽决定，并归因于初始值的大跳跃。
2024-12-10 cond-mat.stat-mech
Irreversible growth of a binary mixture confined in a thin film geometry with competing walls
本文研究了二元混合物在远离平衡条件下的三维受限几何中的不可逆增长，其中$L_x \times L_y \times L_z$的尺寸为$L_z \gg L_x = L_y$是增长方向。一个竞争的情况下，两个相对的表面更喜欢不同种类的混合物进行了分析。由于这种反对称条件，不同物种之间的界面沿着生长方向发展。这种界面经历了一个局域化-离域化转变，这是在热力学极限下润湿转变的前兆。此外，生长界面也经历了凹凸过渡的生长模式。因此，该系统表现出多临界润湿点，其中生长界面几乎是平坦的，并且物种之间的界面基本上位于膜的中心。
2005-11-28 cond-mat.stat-mech
Tomographic electron flow in confined geometries: Beyond the dual-relaxation time approximation
针对低温下长寿命奇电子模式导致的层析效应，本文用匹配渐近展开推导任意光滑几何中电子密度与电流的控制方程、滑移条件和边界层修正。
2025-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Casimir force in dense confined electrolytes
了解浸入电解质溶液中的带电表面之间的力是软物质和液态理论中的经典问题。最近的实验表明，该力呈指数衰减，但在浓电解质的特征衰减长度是显着大于液态理论预测的基础上分析的关联函数在散装电解质。受经典Casimir效应的启发，我们考虑了另一种力产生机制，即由壁限制电解质中的密度波动。我们分析内的随机相位近似，假设离子是点电荷，这种波动引起的力是有吸引力的，也呈指数衰减，尽管衰减长度是一半的散装相关长度。当在平均球近似中考虑排除体积效应时，这些预测会发生显着变化。在高离子浓度的Casimir力被发现是指数阻尼振荡的限制表面之间的距离的函数。我们的分析并没有解决在实验中观察到的过长的屏蔽长度之谜，但表明，由于密度波动的模式限制的卡西米尔力可能是迄今为止未被充分认识的表面-表面相互作用的来源。
2018-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
