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materia activa

Una bandada de estorninos actuando como un enjambre

La materia activa es materia compuesta por un gran número de "agentes" activos, cada uno de los cuales consume energía para moverse o ejercer fuerzas mecánicas. [1] [2] Estos sistemas están intrínsecamente fuera de equilibrio térmico . A diferencia de los sistemas térmicos que se relajan hacia el equilibrio y los sistemas con condiciones límite que imponen corrientes constantes, los sistemas de materia activa rompen la simetría de inversión del tiempo porque los constituyentes individuales disipan continuamente la energía. [3] [4] La mayoría de los ejemplos de materia activa son de origen biológico y abarcan todas las escalas de los seres vivos, desde bacterias y biopolímeros autoorganizados como los microtúbulos y la actina (ambos forman parte del citoesqueleto de las células vivas). ), hasta bancos de peces y bandadas de pájaros. Sin embargo, una gran parte del trabajo experimental actual se dedica a sistemas sintéticos como partículas artificiales autopropulsadas . [5] [6] La materia activa es una clasificación de materiales relativamente nueva en la materia blanda : el modelo más estudiado, el modelo Vicsek , data de 1995. [7]

La investigación en materia activa combina técnicas analíticas, simulaciones numéricas y experimentos. Los enfoques analíticos notables incluyen la hidrodinámica , [8] la teoría cinética y la física estadística del no equilibrio . Los estudios numéricos involucran principalmente modelos de partículas autopropulsadas , [9] [10] haciendo uso de modelos basados ​​en agentes como algoritmos de dinámica molecular o modelos de gas reticular , [11] así como estudios computacionales de ecuaciones hidrodinámicas de fluidos activos . [8] Los experimentos sobre sistemas biológicos se extienden a una amplia gama de escalas, incluidos grupos de animales (por ejemplo, bandadas de aves, [12] manadas de mamíferos, bancos de peces y enjambres de insectos [13] ), colonias bacterianas, tejidos celulares (por ejemplo, capas de tejido epitelial , [14] crecimiento del cáncer y embriogénesis), componentes del citoesqueleto (p. ej., ensayos de motilidad in vitro , redes de actina-miosina y filamentos impulsados ​​por motores moleculares [15] ). Los experimentos con sistemas sintéticos incluyen coloides autopropulsados ​​(por ejemplo, partículas propulsadas foréticamente [16] ), materia granular impulsada (por ejemplo, monocapas vibradas [17] ), robots enjambres y rotadores Quinke.

Conceptos en Materia Activa

Sistemas de materia activa

Referencias

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  5. ^ Bricard, Antoine; Caussin, Jean-Baptiste; Desreumaux, Nicolás; Dauchot, Olivier; Bartolo, Denis (6 de noviembre de 2013). "Aparición de movimiento macroscópico dirigido en poblaciones de coloides móviles". Naturaleza . 503 (7474): 95–98. arXiv : 1311.2017 . Código Bib :2013Natur.503...95B. doi : 10.1038/naturaleza12673. PMID  24201282. S2CID  1174081.
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