POVEDENIE TIPA KRUGOVYKh MIKROPOPLAVKOV AKTIVNYKh NEMATIKOV V OGRANIChENNYKh DVUMERNYKh OBLASTYaKh RAZLIChNOY FORMY

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

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.

About the authors

L. V. Mirantsev

Институт проблем машиноведения Российской академии наук

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

References

  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).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences