项目名称: 微驱动软物质体系的拓扑结构和集体动力学

项目编号: No.11474210

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 施夏清

作者单位: 苏州大学

项目金额: 88万元

中文摘要: 软物质系统在微驱动力作用下可导致系统远离平衡态,出现多尺度的集体动力学效应。这类体系就是最近引起人们广泛关注的所谓活力物质体系。本项目旨在结合相关的实验研究,通过模拟和理论分析结合来研究该类物质中不同对称性和动力学条件下所激发出来的拓扑缺陷结构的反常动力学行为。我们采用从模拟出发,推导相关动力学平均场方程,再通过模量展开近似到流体动力学表述并求解。我们将通过这一系列理论手段阐明不同活力物质体系中拓扑缺陷的生成机制及其集体动力学。该项目中将系统地涉及到活力物质体系的极化序,向列相,动力学及结构手性,晶态等有序结构中可能涌现的拓扑缺陷结构,分析其动力学失稳机制,通过数值计算和模拟研究这些体系中的拓扑缺陷演化动力学。这一项目的开展,不仅将促进我们对活力物质中拓扑缺陷动力学(包括激发,湮灭及输运)的认识,同时也将更深刻地揭示活力物质体系的动力学失稳机制及相关的集体动力学行为。

中文关键词: 软物质;活力物质;自驱动粒子;集体动力学;流体动力学

英文摘要: Soft matter system can be driven far from equilibrium with the emergence of multi-scale collective dynamics through micro-driven processes. Combined with experimental systems, this project focuses on the simulation and theoretical studies on the abnormal dynamics of topological defects excitated in active matter system in different symmetry and dynamical conditions. We start from simulation and then derive corresponding dynamic mean field equations which are further truncated into hydrodynamic equations by mode expansions. Using such powerful theoretical approaches, we are going to illustrate and understand the excitation mechanism of topological defects and their abnormal collective dynamics. We are going to investigate the topological defects emerging in polar, nematic, chiral, and crystal order states etc. We will analyze the dynamic instability mechanism and compute or simulate the evolution dynamics of topological defects. This project will not only promote our understanding on the dynamics of topological defects including their excitation, annihilation and transportation, but also help to illustrate the dynamic instability mechanism and the origin of collective motion in active matter systems.

英文关键词: soft matter;active matter;self-propelled particle;collective dynamics;Hydrodynamics

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