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.
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