Аномальна дифузiя: аналiз траєкторiї колоїдної частинки
Single particle tracking data are usually analyzed in terms of the mean square displacement (MSD) which exhibits, in the case of Brownian particles undergoing the anomalous diffusion, a time dependence that is slower (subdiffusion) or faster (superdiffusion) than a linear one. The particle velocity...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2018
|
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018509 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| _version_ | 1863131208452407296 |
|---|---|
| author | Brodin, A. Turiv, T. Nazarenko, V. |
| author_facet | Brodin, A. Turiv, T. Nazarenko, V. |
| author_sort | Brodin, A. |
| baseUrl_str | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2019-03-31T08:34:06Z |
| description | Single particle tracking data are usually analyzed in terms of the mean square displacement (MSD) which exhibits, in the case of Brownian particles undergoing the anomalous diffusion, a time dependence that is slower (subdiffusion) or faster (superdiffusion) than a linear one. The particle velocity autocorrelation function (VAF), which is directly related to the underlying dynamics of the host medium that brings about the anomalous diffusion, can then be obtained as the second time derivative of MSD. We examine the possibility to obtain the mean velocity autocorrelation function (MVAF) directly from the particle trace data and analyze its relation to the true VAF for an instantaneous velocity. So long as the sampling time interval is much shorter than the correlation time, MVAF gives an accurate estimate of VAF. Data analysis procedures are illustrated, by using the data generated within a simple stochastic model of superdiffusion. |
| doi_str_mv | 10.15407/ujpe59.08.0775 |
| first_indexed | 2025-10-02T01:14:56Z |
| format | Article |
| id | ujp2-article-2018509 |
| institution | Ukrainian Journal of Physics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2025-10-02T01:14:56Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Publishing house "Academperiodika" |
| record_format | ojs |
| spelling | ujp2-article-20185092019-03-31T08:34:06Z Anomalous Diffusion: Single Particle Trajectory Analysis Аномальна дифузiя: аналiз траєкторiї колоїдної частинки Brodin, A. Turiv, T. Nazarenko, V. Brownian motion anomalous diffusion single particle tracking mean square displacement velocity autocorrelation function Single particle tracking data are usually analyzed in terms of the mean square displacement (MSD) which exhibits, in the case of Brownian particles undergoing the anomalous diffusion, a time dependence that is slower (subdiffusion) or faster (superdiffusion) than a linear one. The particle velocity autocorrelation function (VAF), which is directly related to the underlying dynamics of the host medium that brings about the anomalous diffusion, can then be obtained as the second time derivative of MSD. We examine the possibility to obtain the mean velocity autocorrelation function (MVAF) directly from the particle trace data and analyze its relation to the true VAF for an instantaneous velocity. So long as the sampling time interval is much shorter than the correlation time, MVAF gives an accurate estimate of VAF. Data analysis procedures are illustrated, by using the data generated within a simple stochastic model of superdiffusion. В ходi аналiзу даних з дифузiї колоїдних частинок, зазвичай, розраховується середнє значення квадрата змiщення частинки, що, у випадку аномальної дифузiї броунiвської частинки, зростає з часом повiльнiше (субдифузiя) або швидше (супердифузiя) в порiвняннi з лiнiйною залежнiстю. Автокореляцiйна функцiя швидкостi частинки, яка є безпосередньо зв’язаною з динамiкою середовища, що приводить до аномальної дифузiї, може бути отримана як друга похiдна по часу вiд середнього квадрата змiщення. Ми показуємо, що автокореляцiйна функцiя середньої швидкостi, отримана безпосередньо з траєкторiї частинки, дає достатньо точну оцiнку автокореляцiйної функцiї миттєвої швидкостi частинки, якщо часовий iнтервал дискретизацiї даних є набагато коротшим за час кореляцiї. Чисельний аналiз проiлюстровано на даних, отриманих iз простої стохастичної моделi для супердифузiї. Publishing house "Academperiodika" 2018-10-24 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018509 10.15407/ujpe59.08.0775 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 59 No. 8 (2014); 775 Український фізичний журнал; Том 59 № 8 (2014); 775 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe59.08 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018509/542 Copyright (c) 2018 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| spellingShingle | Brodin, A. Turiv, T. Nazarenko, V. Аномальна дифузiя: аналiз траєкторiї колоїдної частинки |
| title | Аномальна дифузiя: аналiз траєкторiї колоїдної частинки |
| title_alt | Anomalous Diffusion: Single Particle Trajectory Analysis |
| title_full | Аномальна дифузiя: аналiз траєкторiї колоїдної частинки |
| title_fullStr | Аномальна дифузiя: аналiз траєкторiї колоїдної частинки |
| title_full_unstemmed | Аномальна дифузiя: аналiз траєкторiї колоїдної частинки |
| title_short | Аномальна дифузiя: аналiз траєкторiї колоїдної частинки |
| title_sort | аномальна дифузiя: аналiз траєкторiї колоїдної частинки |
| topic_facet | Brownian motion anomalous diffusion single particle tracking mean square displacement velocity autocorrelation function |
| url | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018509 |
| work_keys_str_mv | AT brodina anomalousdiffusionsingleparticletrajectoryanalysis AT turivt anomalousdiffusionsingleparticletrajectoryanalysis AT nazarenkov anomalousdiffusionsingleparticletrajectoryanalysis AT brodina anomalʹnadifuziâanaliztraêktoriíkoloídnoíčastinki AT turivt anomalʹnadifuziâanaliztraêktoriíkoloídnoíčastinki AT nazarenkov anomalʹnadifuziâanaliztraêktoriíkoloídnoíčastinki |