Diffusion through a network of compartments separated by partially-transmitting boundaries
Muñoz-Gil, Gorka (Institut de Ciències Fotòniques)
Garcia-March, Miguel Angel (Institut de Ciències Fotòniques)
Manzo, Carlo (Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya)
Celi, Alessio (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Lewenstein, Maciej (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats)

Fecha:	2019
Resumen:	We study the random walk of a particle in a compartmentalized environment, as realized in biological samples or solid state compounds. Each compartment is characterized by its length L and the boundaries transmittance T. We identify two relevant spatio-temporal scales that provide alternative descriptions of the dynamics: (i) the microscale, in which the particle position is monitored at constant time intervals; and (ii) the mesoscale, in which it is monitored only when the particle crosses a boundary between compartments. Both descriptions provide-by construction-the same long time behavior. The analytical description obtained at the proposed mesoscale allows for a complete characterization of the complex movement at the microscale, thus representing a fruitful approach for this kind of systems. We show that the presence of disorder in the transmittance is a necessary condition to induce anomalous diffusion, whereas the spatial heterogeneity reduces the degree of subdiffusion and, in some cases, can even compensate for the disorder induced by the stochastic transmittance.
Ayudas:	Ministerio de Economía y Competitividad FIS2016-79508-P Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2015-0522 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-1341 Ministerio de Economía y Competitividad RYC-2015-17896 Ministerio de Economía y Competitividad BFU-2017-85693-R Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-940 Ministerio de Economía y Competitividad FIS2017-86530-P
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Materia:	Random walk ; Anomalous diffusion ; Stochastic processes ; Complex systems ; Barriers
Publicado en:	Frontiers in physics (Lausanne), Vol. 7 (March 2019) , art. 31, ISSN 2296-424X

DOI: 10.3389/fphy.2019.00031

6 p, 633.0 KB

El registro aparece en las colecciones:
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados