项目名称: 自驱多体系统中自发流的涌现及其动力学特性

项目编号: No.11204194

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 物理学I

项目作者: 施夏清

作者单位: 苏州大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 本项目旨在从理论角度研究自驱多粒子系统中自发流对于系统非平衡动力学演化的重要意义,力图揭示其在自驱系统大尺度动力学中的普适性和关键性作用。所谓自发流是指在自驱多体系统中通过粒子自驱和相互作用所激发出来的大尺度物质流动。自发流不可能存在于平衡态和近平衡态系统中,但在各种远离平衡态的自驱多体系统中却普遍存在,并且是生命代谢,细胞迁移,组织形成等生命活动的重要物理基础。我们将结合一些已知的实验系统,通过理论和模拟相结合的研究手段来全面地研究极性和非极性自驱粒子系统以及考虑介质流体作用时系统中的自发流现象,包括自发流产生的条件,其对系统相变、形貌以及动力学演化的作用。方法上,将重点发展动态蒙特卡洛模拟和动力学平均场以及稳定性分析,流场分析等技术在定量化研究自发流中的应用。在此基础上,我们将试图拓展自发流概念在细胞迁移动力学等生命系统中应用。

中文关键词: 活性物质;自驱动粒子;自发流;混沌;流体动力学

英文摘要: This project focuses on the theoretical aspect of spontaneous flows in self-propelled many-body systems and tries to illustrate the essentiality and universality of spontaneous flows in large-scale spatial dynamics in such far from equilibrium system. The so-called spontaneous flow is an emergent phenomenon and characterized by self-organized large-scale particle flows. While their emergences are prohibited in equilibrium or near equilibrium system, spontaneous flows are widely found in far-from-equilibrium self-propelled many-body systems, and play a key role in the dynamic processes in living systems, such as, metabolism, cell motion and the development of organisms. Guided by some reported experimental systems, we are going to study systematically the polar and apolar self-propelled particle system, both with and without hydrodynamic interactions. We will analyze the criteria for the emergence of spontaneous flow and its role in dynamic phase transition, pattern formation and dynamic evolution. We will combine theoretical analysis and simulation methods, and focus on the development and application of dynamic Monte-Carlo simulation, dynamic mean-field theory, instability analysis, flux analysis etc. to determine quantitatively the dynamics of spontaneous flows. We will also try to explore and apply the concep

英文关键词: active matter;self-propelled particle;spontaneous flow;chaos;hydrodynamics

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