ПОВЕДЕНИЕ ТИПА КРУГОВЫХ МИКРОПОПЛАВКОВ АКТИВНЫХ НЕМАТИКОВ В ОГРАНИЧЕННЫХ ДВУМЕРНЫХ ОБЛАСТЯХ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С помощью ранее предложенной молекулярной модели активных нематиков, согласно которой, в дополнение к изотропному Леннарда-Джонса и анизотропному Майера – Заупе межчастичным взаимодействиям, активные продолговатые частицы подвержены самодвижущим силам и моментам, нами проведено моделирование методами молекулярной динамики поведения ансамблей этих частиц внутри двумерных ограниченных областей различной формы (круг, кольцо, квадрат) при нормальном и тангенциальном сцеплении частиц на их границах. Показано, что при достаточно небольших плотностях числа частиц в таких ансамблях образуются кластеры, демонстрирующие поведение типа круговых поплавков, у которых направление вращения по часовой стрелке или против часовой стрелки определяется хиральностью отдельных активных частиц. Также установлено, что векторы средней ориентации частиц таких кластеров и скорости движения их центров масс вращаются синхронно в одном направлении.

Об авторах

Л. В. Миранцев

Институт проблем машиноведения Российской академии наук

Email: mlv@ipme.ru
Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. S. Ramaswamy, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 1, 323 (2010).
  2. C. Bechinger, R. Di Leonardo, H. L¨owen, C. Rechhardt, G. Volpe, and G. Volpe, Rev. Mod. Phys. 88, 045006 (2016).
  3. A. Doostmohammadi, J. N. Ignes-Mullol, J. M. Yeomans, and F. Sagues, Nat. Commun. 9, 3246 (2018).
  4. M. M. Norton, A. Baskaran, A. Opathalage, B. Langeslay, S. Fraden, A. Baskaran, and M. F. Hagan, Phys. Rev. E 97, 012702 (2018).
  5. S. P. Thampi, A. Doostmohammadi, T. N. Shendruk, R. Golestanian, and J. M. Yeomans, Sci. Adv. 2, e1501854 (2016).
  6. H. Berg, E. Coli in Motion, Springer Verlag, New York (2004).
  7. M. Mijalkov and G. Volpe, Soft Matter 9, 6376 (2013).
  8. R. F. Ismagilov, A. Schwartz, N. Bowden and G. M. Whitesides, Angew. Chem. 114, 674 (2002).
  9. W. F. Paxton, A. Sen, and T. E. Mallouk, Chem. Eur. J. 11, 6462 (2005).
  10. J. Vicario, R. Eelkema, W. R. Browne, A. Meetsma, R. M. La Crois, and B. L. Feringa, Chem. Commun. 34, 3936 (2005).
  11. R. Golestanian, T. B. Liverpool, and A. Ajdari, Phys. Rev. Lett. 94, 220801 (2005).
  12. J. R. Howse, R. A. L. Jones, A. J. Ryan, T. Gough, R. Vafabakhsh, and R. Golestanian, Phys. Rev. Lett. 99, 048102 (2007).
  13. D. Pantarotto, W. R. Browne, and B. L. Feringa, Chem. Commun. 10, 1533 (2008).
  14. P. Tierno, R. Golestanian, I. Pagonabarraga, and F. Sagues, J. Phys. Chem. B. 112, 16525 (2008).
  15. A.Ghosh and P. Fischer, Nano Lett. 9, 2243 (2009).
  16. A. Snezhko, M. Belkin, I. S. Aranson, and W.-K. Kwok, Phys. Rev. Lett. 102, 118103 (2009).
  17. S. J. Ebbens and J. R. Howse, Soft Matter 6, 726 (2010).
  18. G. Volpe, I. Buttinoni, D. Vogt, H.-J. Kummerer, and C. Bechinger, Soft Matter 7, 8810 (2011).
  19. I. Buttinoni, G. Volpe, F. K¨ummel, G. Volpe, and C. Bechinger, J. Phys.: Condens. Matter 24, 284129 (2012).
  20. D. B. Weibel, P. Garstecki, D. Ryan, W. R. DiLuzio, M. Mayer, J. E. Seto, and G. M. Whitesides, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 11963 (2005).
  21. R. M. Ford and R. W. Harvey, Adv. Water Resour. 30, 1608 (2007).
  22. C. D. Chin, V. Linder, and S. K. Sia, Lab Chip. 7, 41 (2007).
  23. W. Yang, V. R. Misko, K. Nelissen, M. Kong, and F. M. Peeters, Soft Matter 8, 5175 (2012).
  24. S. van Teeffelen and H. L¨owen, Phys. Rev. E 78, 020101 (2008).
  25. W. R. Di Luzio, L. Turner,M.Mayer, P. Garstecki, D. B.Weibel, H. C. Berg, and G.M. Whitesides, Nature 435, 1271 (2005).
  26. E. Lauga, W. R. DiLuzio, G. M. Whitesides, and H. A. Stone, Biophys. J. 90, 400 (2006).
  27. B. M. Friedrich and F. Julicher, Phys. Rev. Lett. 103, 068102 (2009).
  28. L. Lemelle, J.-F. Palierne, E. Chatre, and C. Place, J. Bacteriol. 192, 6307 (2010).
  29. R. Di Leonardo, D. Dell’Arciprete, L. Angelani, and V. Iebba, Phys. Rev. Lett. 106, 038101 (2011).
  30. T.-W. Su, L. Xue, and A. Ozcan, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 16018 (2012).
  31. P. Denissenko, V. Kantsler, D. J. Smith, and J. Kirkman-Brown, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 8007 (2012).
  32. F. K¨ummel, B. ten Hagen, R. Wittkowski, I. Buttinoni, R. Eichhorn, G. Volpe, H. L¨owen, and C. Bechinger, Phys. Rev. Lett. 110, 198302 (2013).
  33. A. Doostmohammadi, M. F. Adamer, S. P. Thampi, and J. M. Yeomans, Nat. Commun. 7, 10557 (2016).
  34. D. Marenduzzo, E. Orlandini, M. E. Gates, and J. M. Yeomans, Phys. Rev. Lett. 98, 118102 (2007).
  35. D. Marenduzzo, E. Orlandini, M. E. Gates, and J. M. Yeomans, Phys. Rev. E 76, 031921 (2007).
  36. I. Giomi, M. J. Bowick, X.Ma, and M. C.Marchetti, Phys. Rev. Lett. 110, 228101 (2013).
  37. S. P. Thampi, R. Golestanian, and J. M. Yeomans, Phys. Rev. Lett. 111, 118101 (2013).
  38. J. Prost, F. Julicher, and J. F. Joanny, Nat. Phys. 11, 111 (2015).
  39. E. J. Hemingway, P. Mishra, M. C. Marchetti, and S. M. Fielding, Soft Matter 12, 7943 (2016).
  40. M. M. Norton, P. Grover, M. F. Hagan, and S. Fraden, Phys. Rev. Lett. 125, 178005 (2020).
  41. A. Maitra and M. Lenz, Nat. Commun. 10, 920 (2019).
  42. L. Metselar, A. Doostmohammadi, and J. M. Yeomans, J. Chem. Phys. 150, 064909 (2019).
  43. S. Furthauer, M. Strempel, S. W. Grill, and F. Julicher, Eur. Phys. J. E 35, 89 (2012).
  44. D. Debarghya, A. Souslov, A. G. Abanov, and V. Vitelli, Nat. Commun. 8, 1573 (2017).
  45. L. V. Mirantsev, Eur. Phys. J. E 44, 112 (2021).
  46. E. J. L. de Oliveira, L. V.Mirantsev, M. L. Lyra, and I. N. de Oliveira, J. Mol. Liq. 377, 121513 (2023).
  47. Л. В. Миранцев, ЖЭТФ 165, 718 (2024).
  48. M. P. Allen and D. J. Tildesly, Computer Simulations of Liquids, Clarendon Press, Oxford (1989).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025