Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A Monte Carlo study of the particle mobility in crowded nearly one-dimensional systems.
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Physics.
2014 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The study of crowding effects on particle diffusion is a large subject with implications in many scientific areas. The studies span from pure theoretical calculations to experiments actually measuring the movement of proteins diffusing in a cell. Even though the subject is important and has been studied heavily there are still aspects not fully understood.  

This report describes a Monte Carlo simulation approach (Gillespie algorithm) to study the effects of crowding on particle diffusion in a quasi one-dimensional system. With quasi meaning that the particles diffuses on a one-dimensional lattice but has the possibility to disassociate from the lattice and then rebind at a latter stage. Different binding strategies are considered: rebinding to the same location and randomly choosing the binding location. The focus of the study is how these strategies affects the mobility (diffusion coefficient) of a tracer particle.

The main result of this thesis is a graph showing the diffusion coefficient as a function of the binding rate for different binding strategies and particle densities. We provide analytical estimates for the diffusion coefficient in the unbinding rate limits which show good agreement with the simulations.

Abstract [sv]

Hur "trängsel" (från engelskans "crowding" t ex molecular crowding) påverkar diffusionsprocesser är viktigt inom många olika vetenskapliga områden. Forskningen som för tillfället utförs sträcker sig från rent teoretiska beräkningar till experiments där man kan följa enskilda proteiners rörelse i en cell. Även fast ämnet är viktig och väl undersökt finns det fortfarande många aspekter som man inte förstår till fullo.

I det här examensarbetet beskrivs en Monte Carlo metod (Gillespie algoritmen) för att studera hur trängsel påverkar en partikel som diffunderar i ett "nästan" en-dimensonellt system. Det är nästan en-dimensionellt i det avsedde att partiklarna diffunderar på ett gitter men kan binda av från gittret och binda tillbaka i ett senare skedde. Olika metoder för hur partiklarna binder till gittret undersöks: Återbinding till avbindingsplatsen och slumpmässigt vald återbindingsplats. Fokus ligger på att förklara hur dessa påverkar mobiliteten (diffusionskonstanten) av en spårningspartikel (tracer particle).

Resultatet är en graf som visar diffusionskonstanten för spårningspartikeln som en funktion av avbindingsfrekvens för olika bindingstrategier och partikeldensiteter. Vi ger också analytiska resultat i gränsvärdet för höga och låga avbindingstakter vilka stämmer bra överens med simuleringar.

Place, publisher, year, edition, pages
2014. , 28 p.
Keyword [en]
Molecular crowding, Gillespie's algorithm, Random walk, Nearly 1D-model, Particle diffusion
National Category
Biophysics Condensed Matter Physics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-92769OAI: oai:DiVA.org:umu-92769DiVA: diva2:743152
Subject / course
Examensarbete i teknisk fysik
Educational program
Master of Science Programme in Engineering Physics
Presentation
2014-08-29, Universitetsklubben, Universumsgränd, Umeå, 13:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2014-09-18 Created: 2014-09-03 Last updated: 2014-09-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(925 kB)143 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 925 kBChecksum SHA-512
5d592dea1e5d6eb7c64350081594058ae7c0b97de9838bb1792233c56da6f14af286436b0170c16b10a68e81c50c41abec458914bd0256e2eae460cf254956c9
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Sebastian, Ahlberg
By organisation
Department of Physics
BiophysicsCondensed Matter Physics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 143 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 94 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf