Matéria ativa - Active matter

Um bando de estorninhos agindo como um enxame

Parte de uma série sobre
Movimento microbiano e microbot
Taxa Locomoção protista ameboides Motilidade bacteriana planando contração muscular
Táxis
Kinesis Kinesis quimiocinesia fotocinesia
Movimento coletivo Matéria ativa Movimento coletivo de bactérias Migração celular coletiva Sensor de quorum Enxame de motilidade
Motores biológicos Flagelo arcelo cílio axonema interruptor do motor intraflagelar evolução Proteínas motoras miosina cinesina dineína
Motores moleculares Motor molecular Modelagem molecular Hélice molecular sensor molecular lançadeira molecular Pinças moleculares
Microbots e partículas Microbótica Nanorobótica Nanomotores Maquina de DNA Micropartícula Nano-partícula Partículas de Janus Partículas autopropelidas Robótica de enxame
Biohybrids Micro-nadadores Biohybrid biohíbridos bacterianos biohíbridos protistas
Relacionado Motor browniano Biochip Endocitose Migração axofílica Citoesqueleto procariota eucariótico streaming citoplasmático Mucilagem Biofísica molecular Máquina molecular Nanoengenharia Bactérias não móveis Virofísica
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A matéria ativa é composta por um grande número de "agentes" ativos, cada um dos quais consome energia para se mover ou exercer forças mecânicas. Esses sistemas estão intrinsecamente fora do equilíbrio térmico . Ao contrário dos sistemas térmicos que relaxam em direção ao equilíbrio e sistemas com condições de contorno que impõem correntes constantes, os sistemas de matéria ativa quebram a simetria de reversão do tempo porque a energia está sendo continuamente dissipada pelos constituintes individuais. A maioria dos exemplos de matéria activa são de origem biológica e abrangem todas as escalas dos vivos, a partir de bactérias e de auto-organização de bio-polímeros tais como os microtúbulos e actina (ambos os quais são parte do citoesqueleto de células vivas), de cardumes de peixes e bandos de pássaros. No entanto, grande parte do trabalho experimental atual é dedicado a sistemas sintéticos, como partículas autopropelidas artificiais . A matéria ativa é uma classificação de material relativamente nova na matéria mole : o modelo mais amplamente estudado, o modelo Vicsek , data de 1995.

A pesquisa em matéria ativa combina técnicas analíticas, simulações numéricas e experimentos. Abordagens analíticas notáveis ​​incluem hidrodinâmica , teoria cinética e física estatística de não equilíbrio . Os estudos numéricos envolvem principalmente modelos de partículas autopropelidas , fazendo uso de modelos baseados em agentes , como algoritmos de dinâmica molecular ou modelos de gás de rede , bem como estudos computacionais de equações hidrodinâmicas de fluidos ativos . Os experimentos em sistemas biológicos se estendem por uma ampla gama de escalas, incluindo grupos de animais (por exemplo, bandos de pássaros, rebanhos de mamíferos, cardumes de peixes e enxames de insetos), colônias de bactérias, tecidos celulares (por exemplo, camadas de tecido epitelial, crescimento de câncer e embriogênese), componentes do citoesqueleto (por exemplo, ensaios de motilidade in vitro, redes de actina-miosina e filamentos movidos por motores moleculares). Os experimentos em sistemas sintéticos incluem coloides autopropelidos (por exemplo, partículas com propulsão forética), matéria granular impulsionada (por exemplo, monocamadas vibradas), robôs de enxame e rotadores Quinke.

Conceitos em matéria ativa

• Géis ativos
  • Matéria ativa densa
• Movimento coletivo
  • Comportamento animal coletivo
  • Migração celular coletiva
• Separação de fases induzida por motilidade
• Escolaridade , aglomeração e enxameação
• Movimento coletivo
• Estresse ativo
• Hiperuniformidade desordenada

Sistemas de matéria ativa

• Tecidos biológicos
  • Mecânica subcelular e celular
• Comportamento de multidão
• Partículas autopropelidas e coloides

Referências