Vztah kolektivní a jedno-částicové dynamiky v procesech single-file difúze v periodických strukturách
Cíle projektu
Převládajícím typem transportu v řadě přírodních i umělých nanokanálků je tzv. single-file difúze. Zde se pohybují částice, jejichž průměr je srovnatelný s vnitřním průměrem kanálku. Reprezentativními příklady jsou difúze v zeolitech, v buněčných membránách, v nanotrubicích a difúze koloidních částic v experimentech optické a magnetické mikromanipulace. Všechna tato experimentální uspořádání typicky zahrnují periodické struktury. Jejich teoretický popis se dosud zaměřil téměř výhradně na prostorově homogenní subdifuzní dynamiku indikátorové částice, nebo na studium kolektivních vlastnosti na diskrétní mříží. Avšak odpovídající celistvá fyzikální teorie single-file difúze v periodických strukturách dosud nebyla vyvinuta. Právě taková teorie a její aplikace jsou těžištěm navrhovaného projektu. Zaměříme na návrh paradigmatických modelů a vývoj specifických simulačních a analytických metod pro jejích analýzu. Přitom v centru pozornosti bude možnost korelovat kolektivní chování s aktivační kinetikou indikátorové částice.
Klíčová slova
Single-file diffusionexclusion processnon-equilibrium phase transitionsdriven diffusive systemstagged particle dynamicstransition kineticsfirst-passage timessplitting probabilitiesKramers' rate theory
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Mezinárodní projekty
Veřejná soutěž
SGA0202000003
Hlavní účastníci
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
20-24748J
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Collective and tracer dynamics in single-file transport through periodic structures
Anotace anglicky
Single-file transport is ubiquitously occurring in nature and nanodevices whenever particles are forced to move through narrow channels comparable to their size. Prominent examples are diffusion in zeolites, membrane channels and pores, nanotubes and nanofluidic devices, as well as colloid motions in experiments with advanced optical and magnetic manipulation techniques. While these examples typically involve periodic structures, theoretical work has mainly focused so far on spatially homogeneous systems with respect to subdiffusive tracer dynamics and on oversimplified discrete systems with respect to collective dynamics. An understanding of tracer and collective dynamics in single-file transport through periodic structures is still missing. In this joint project, we aim to fill this gap by developing paradigmatic models and methods for their analysis. This includes both analytical approaches and efficient simulation techniques. Particular emphasis will be put on the possibility to probe collective behavior by the transition kinetics of tracer particles in the periodic structures.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
OECD FORD - hlavní obor
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
OECD FORD - vedlejší obor
—
OECD FORD - další vedlejší obor
—
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)BE - Teoretická fyzika
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
Tento mezinárodní projekt byl řešen na vynikající vědecké úrovni. Všechny cíle původního návrhu byly splněny a výsledky významně posunuly oblast řízeného transportu odhalením obecných vlastností systémů, kde je difúze v kontinuálním prostoru superponována s jednosměrným driftem částic periodickým prostředím. 16 vysoce impaktovaných publikací je bezesporu vynikající výsledek.
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2020
Ukončení řešení
30. 6. 2023
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
1. 4. 2023
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP24-GA0-GC-U
Datum dodání záznamu
21. 5. 2024
Finance
Celkové uznané náklady
3 378 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
3 279 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
99 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
3 378 tis. Kč
Statní podpora
3 279 tis. Kč
97%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
OECD FORD
Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
Doba řešení
01. 01. 2020 - 30. 06. 2023