Броунівський рух в анізотропних рідинах: механізми аномальної дифузії

Abstract

Теоретично дослiджено механiзми аномальної дифузiї колоїдних частинок в нематичному рiдкому кристалi. Показано, що тепловi флуктуацiї директора рiдкого кристала можуть зв’язуватися з поступальним та обертальним рухом частинок суспензiї, впливаючи на їх броунiвську динамiку. В результатi на досить короткому часi, порядку мiлiсекунд для мiкронних частинок, передбачається режим аномальної субдифузiї, коли середньоквадратичне змiщення частинки змiнюється з часом повiльнiше, нiж лiнiйна залежнiсть, характерна для нормальної дифузiї.

Теоретически исследованы механизмы аномальной диффузии коллоидных частиц в нематических жидких кристаллах. Показано, что тепловые флуктуации директора жидкого кристалла могут связываться с поступательным и вращательным движением частиц взвеси, влияя на их броуновскую динамику. В результате на достаточно коротких временах, порядка миллисекунд для микронных частиц, предусматривается режим аномальной субдиффузии, когда среднеквадратическое смещение частиц меняется со временем медленнее, чем линейная зависимость, характерная для нормальной диффузии.

Mechanisms for anomalous diffusion of colloidal particles in a nematic liquid crystal are theoretically investigated. It is shown that thermal fluctuations of the nematic director may couple to the translational and orientational motions of particles, thereby influencing their Brownian dynamics. As a result, a regime of anomalous subdiffusion is expected on sufficiently short time scales of the order of milliseconds for micron-sized particles, whereby the mean square displacement changes with time slower than the linear dependence typical of the normal diffusion.