Journal of Fluid Mechanics刊登李云云和Fabio Marchesoni課題組在非高斯正常擴散方面的重要進展
物理科學與工程學院李云云和Fabio Marchesoni課題組與印度Pulak Ghosh課題組合作，在非高斯正常擴散的調控方面取得重要進展。該研究提出了利用對流場來調控粒子的擴散行為，在保證正常擴散的情況下，實現(xiàn)位移分布的不同分布形態(tài)。該工作以“Diffusion transients in convection rolls”為題，發(fā)表在國際物理學期刊 Journal of Fluid Mechanics上。
在著名的1905年，愛因斯坦在研究布朗運動時，發(fā)現(xiàn)布朗粒子的均方位移與時間成線性關系，我們稱之為正常擴散，同時他還發(fā)現(xiàn)其位移分布是高斯分布。在其后的一百多年來，人們一直認為正常擴散的位移分布是高斯分布，直到本世紀隨著人們對于生物體內物質的擴散行為研究，在不同實驗上都觀測到了正常擴散，但是其位移分布并不是高斯分布。然而，這種非高斯正常擴散的機理并不是很清楚。
近年來，我們課題組針對非高斯正常擴散的原理及其調控做了一系列的工作。我們發(fā)現(xiàn)非高斯正常擴散是由熱漲落和系統(tǒng)內在時間尺度共同作用的結果(Phys. Rev. Res. 1, 033003 (2019))。同時，我們尋找到一種在實驗上可調控的系統(tǒng)，即對流場，可用來控制粒子擴散系數(shù)，從而調控其時間尺度(Phys. Rev. Res. 2, 013250 (2020))。最終，實現(xiàn)了通過對流場和溫度對粒子位移分布的調控。該研究工作是對統(tǒng)計物理基礎理論的完善，同時也為實現(xiàn)微納尺度粒子的精準調控奠定基礎。我們受Frontiers of Physics邀請，發(fā)表了綜述文章（Front. Phys. 16(3), 33203 (2021)），對非高斯正常擴散的原理及調控做了全面總結。
該工作得到了國家自然基金的支持。
論文DOI: https://doi.org/10.1017/jfm.2020.1127
全文鏈接：https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/diffusion-transients-in-convection-rolls/6BD0816CD24744E93AF5FEBF2AFBF617
圖1：粒子在對流場中的軌跡。不同顏色表示不同的軌跡。
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