Обнаружено неожиданное поведение активных частиц

Physical Review Letters: изучено коллективное поведение активных частиц

Ученые Мюнстерского (Германия) и Кембриджского (Великобритания) университетов обнаружили неожиданное поведение активных частиц — частиц, которые потребляют энергию для движения. Об открытии, которое поможет созданию программируемой материи, сообщается в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

В теоретических моделях предполагается, что скорость перемещения активных частиц всегда одинакова, однако в реальности это не всегда так, например, для частиц, которые приводятся в движение ультразвуком. В этих случаях скорость движения зависит от ориентации. Кроме того, системы, состоящие из многих активных частиц, могут спонтанно образовывать кластеры, даже если отдельные частицы не притягивают друг друга.

На новой волне.Технологии меняют мир до неузнаваемости. Каким он будет?Место притяжения.Как интернет-торговля сделает жизнь миллионов людей лучше и поможет экономить

В новой работе исследователи изучили коллективное поведение взаимодействующих активных частиц со сферической формой в двух пространственных измерениях с использованием аналитического моделирования и моделирования броуновской динамики. Оказалось, что частицы не остаются внутри кластеров, а выходят с одной стороны и возвращаются с другой, создавая постоянный поток.

Кроме того, в системах, где скорость частиц не зависит от ориентации, кластеры обычно имеют круглую форму. Однако в ином случае форма кластера зависит от того, насколько сильно ориентация определяет скорость движения. Таким образом, ученые могут заставлять кластеры принимать любую форму в зависимости от приложенной силы, в том числе эллипсы, треугольники и квадраты.

По словам авторов, результаты исследования открывают путь для создания программируемой материи, поскольку должна быть возможность контролировать способ самосборки частиц в требуемых структуры.