In normale omstandigheden, deeltjes zullen gevestigde willekeurige bewegingen volgen terwijl ze door vloeistoffen en gassen diffunderen. Maar in sommige soorten systemen, dit gedrag kan worden verstoord, wat betekent dat de diffusiebewegingen van deeltjes niet langer worden beïnvloed door de uitkomsten van ketens van eerdere gebeurtenissen. Door onderzoek gepubliceerd in EPJ E , Bernhard Mitterwallner, een doctoraat student in het team van Roland Netz aan de Vrije Universiteit van Berlijn, Duitsland, heeft nieuwe theorieën ontwikkeld die beschrijven hoe deze ongebruikelijke dynamiek kan worden gereproduceerd in gegeneraliseerde wiskundige modellen.

De benadering van het team zou onderzoekers in staat kunnen stellen meer te leren over gedrag, waaronder het transport van biologische cellen, en de bewegingen van 'actieve' materialen - waarvan de deeltjes energie oogsten in hun omgeving om zichzelf voort te stuwen. Typisch, deze diffusiekenmerken verschijnen slechts kort als systemen overgaan tussen stabiele toestanden, maar onder de juiste omstandigheden, ze kunnen aanhouden over veel langere tijdschalen. Onderzoekers kunnen dit effect bestuderen door een 'geheugenterm' in hun berekeningen op te nemen, die de invloeden van gebeurtenissen uit het verleden op verschillende tijdschalen kunnen verklaren. Verschillende studies hebben dit principe nu gebruikt om te onderzoeken hoe deze 'voorbijgaande aanhoudende beweging' kan worden vastgelegd in modellen van visco-elastische media - die vervorming kunnen weerstaan ​​wanneer er spanning wordt uitgeoefend.

De auteurs kozen voor een meer algemene benadering in hun onderzoek; hun berekeningen baseerden op een bewegingsvergelijking die een bruikbaar kader bood voor het beschrijven van onconventioneel diffusiegedrag. Bij het toevoegen van een geheugenterm aan de vergelijking, hun modellen geven aanleiding tot voorbijgaande aanhoudende beweging in een reeks verschillende systemen, die in eerdere onderzoeken niet waren onderzocht. De resultaten van het team kunnen onderzoekers nu in staat stellen om diffusiegedrag in een breder scala van situaties nauwkeurig te modelleren - en kunnen met name nuttig zijn voor studies van geavanceerde materialen die reageren op hun omringende omgevingen.