发表机构
KU Eichstätt-Ingolstadt; Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg; Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy, Forschungszentrum Jülich（艾希施泰滕因戈尔施塔特大学; 埃尔朗根-纽伦堡大学; 于利希研究中心赫尔姆霍茨可再生能源埃尔朗根研究所）
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本研究通过Fick-Jacobs近似推导了带电杆状粒子在三维变截面通道中的一维有效输运模型，发现其平均首次通过时间与点粒子遵循同一普适主曲线，为预测各向异性粒子输运时间提供了简化框架。
AI 中文摘要
我们分析了杆状粒子在具有变化圆形或椭圆形截面的三维通道中通过扩散和漂移的输运过程。将Fick-Jacobs近似应用于粒子概率分布的输运方程，我们推导出一个有效的一维替代模型及相应的自由能分布。结果表明，杆状粒子的平均首次通过时间数据，一旦表示为有效自由能垒的函数，便与点状或球形粒子所获得的同一主曲线重合。所观察到的普适性提供了一个简单框架，用于在受限几何结构中预测各向异性粒子的输运时间，而无需解析完整的多维动力学。
英文摘要
We analyze the transport of rod-like particles by diffusion and drift in a three-dimensional channel with varying circular or elliptic cross section. Applying the Fick-Jacobs approximation to the transport equation of the particles' probability distribution, we derive an effective one-dimensional substitute model and the associated free energy profile. Our results show that the data for the mean first passage time of rods, once expressed as a function of the effective free energy barrier, collapse onto the same master curve as obtained for point or spherical particles. The observed universality provides a simple framework for predicting transport times of anisotropic particles in confined geometries without resolving the full multidimensional dynamics.
