Ficksche, aber nicht-Gaussianische Diffusion ist ein allgegenwärtiges Phänomen, das in verschiedenen biologischen und weichen Materiesystemen beobachtet wird. Diese anomale Dynamik wird typischerweise heterogenen Umgebungen zugeschrieben, die spatiotemporale Variationen in der Diffusivität von Spurpartikeln induzieren. Während frühere Studien überwiegend Systeme untersucht haben, die entweder räumliche oder zeitliche Heterogenität aufweisen, schließt diese Arbeit die Lücke, indem sie ein Modell basierend auf einer temperierten extremen Landschaft einführt, um gleichzeitig beide Arten von Heterogenitäten zu berücksichtigen. Durch eine Kombination aus computergestützten Analysen und analytischen Ableitungen untersuchen wir, wie das Zusammenspiel von räumlicher und zeitlicher Heterogenität in der Energielandschaft zu Fickschem, aber nicht-Gaussianischem Diffusion führt. Darüber hinaus zeigen wir, dass die heterogene Diffusion in Anwesenheit zeitlicher Umweltschwankungen unvermeidlich durch einen Homogenisierungsprozess in die klassische Brownsche Bewegung konvergiert. Wir leiten einen analytischen Ausdruck für die Homogenisierungszeit als Funktion der Schlüsselfaktoren ab, die die spatiotemporalen Heterogenitäten des Systems steuern. Zusätzlich quantifizieren wir die Partikel-zu-Partikel-Diffusionsheterogenität und untersuchen die ergodischen Eigenschaften dieses Modells, was tiefere Einblicke in die Dynamik komplexer, heterogener Systeme bietet.
Park et al. (Mittw.) haben diese Frage untersucht.