Materia attiva - Active matter
| Parte di una serie su |
| Movimento microbico e microbot |
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La materia attiva è composta da un gran numero di "agenti" attivi, ciascuno dei quali consuma energia per muoversi o per esercitare forze meccaniche. Tali sistemi sono intrinsecamente fuori equilibrio termico . A differenza dei sistemi termici che si rilassano verso l'equilibrio e dei sistemi con condizioni al contorno che impongono correnti costanti, i sistemi di materia attiva rompono la simmetria di inversione del tempo perché l'energia viene continuamente dissipata dai singoli costituenti. La maggior parte degli esempi di materia attiva sono di origine biologica e coprono tutte le scale dei viventi, dai batteri e di auto-organizzazione biopolimeri quali microtubuli e actina (entrambi fanno parte del citoscheletro delle cellule viventi), ai banchi di pesci e stormi di uccelli. Tuttavia, gran parte del lavoro sperimentale attuale è dedicato a sistemi sintetici come le particelle semoventi artificiali . La materia attiva è una classificazione dei materiali relativamente nuova nella materia soffice : il modello più studiato, il modello Vicsek , risale al 1995.
La ricerca in materia attiva combina tecniche analitiche, simulazioni numeriche ed esperimenti. Approcci analitici notevoli includono l' idrodinamica , la teoria cinetica e la fisica statistica del non equilibrio . Gli studi numerici coinvolgono principalmente modelli di particelle semoventi , facendo uso di modelli basati su agenti come algoritmi di dinamica molecolare o modelli reticolo-gas , nonché studi computazionali di equazioni idrodinamiche di fluidi attivi . Gli esperimenti sui sistemi biologici si estendono su un'ampia gamma di scale, inclusi gruppi di animali (ad es. stormi di uccelli, branchi di mammiferi, banchi di pesci e sciami di insetti), colonie batteriche, tessuti cellulari (ad es. strati di tessuto epiteliale, crescita del cancro ed embriogenesi), componenti del citoscheletro (ad esempio, saggi di motilità in vitro , reti actina-miosina e filamenti guidati da motori molecolari). Gli esperimenti sui sistemi sintetici includono colloidi semoventi (ad es. particelle a propulsione foretica), materia granulare guidata (ad es. monostrati vibrati), robot a sciame e rotatori Quinke.
Concetti in materia attiva
- Gel attivi
- sostanza attiva densa
- Movimento collettivo
- Separazione di fase indotta dalla motilità
- Scolare , affollarsi e sciamare
- Movimento collettivo
- Stress attivo
- Iperuniformità disordinata
Sistemi di materia attiva
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Tessuti biologici
- Meccanica subcellulare e cellulare
- Comportamento della folla
- Particelle e colloidi semoventi
