Materia activa

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Una bandada de estorninos que actúa como un enjambre

La materia activa está compuesta de un gran número de «agentes activos», cada uno de los cuales consume energía para moverse o para ejercer fuerzas mecánicas.[1]​[2]​ Debido al consumo de energía, estos sistemas están intrínsecamente fuera de equilibrio térmico. Ejemplos de materia activa son los bancos de peces, bandadas de aves, bacterias, partículas autopropulsadas artificiales, y la auto-organización de los bio-polímeros tales como los microtúbulos y la actina, siendo parte ambos del citoesqueleto de las células vivas. La mayoría de los ejemplos de materia activa son de origen biológico; sin embargo, una gran cantidad del trabajo experimental está dedicado a los sistemas sintéticos. La materia activa es un campo relativamente nuevo en física de la materia blanda: el modelo más ampliamente estudiado , el modelo de Vicsek, data de 1995.[3]​

La investigación en materia activa combina técnicas de análisis, simulaciones numéricas y los experimentos. Notable enfoques analíticos incluyen la hidrodinámica,[4]​ la teoría cinética, y la física estadística del no-equilibrio. Estudios numéricos involucran principalmente a modelos de partículas autopropulsadas,[5]​[6]​ haciendo uso de técnicas basadas en agentes y de algoritmos de dinámica molecular. Los experimentos en los sistemas biológicos se extienden sobre un amplio rango de escalas, incluyendo grupos de animales (por ejemplo, bandadas,[7]​ manadas de mamíferos, bancos de peces y enjambres de insectos[8]​), colonias de bacterias, tejido celular (por ejemplo, el tejido epitelial de capas,[9]​ el crecimiento del cáncer y la embriogénesis), los componentes del citoesqueleto (por ejemplo, los ensayos de la motilidad in vitro , de las redes de actina-miosina y filamentos impulsados por motores moleculares[10]​). Experimentos en sistemas sintéticos incluyen la auto-propulsión de los coloides (por ejemplo, partículas impulsadas foréticamente[11]​), materia granular impulsada (por ejemplo, vibrado de monocapas[12]​), enjambres de robots y rotadores Quinke.

Conceptos en materia activa

Sistemas de materia activa

Referencias[editar]

  1. ↑ Ramaswamy, Sriram (1 de enero de 2010). «The Mechanics and Statistics of Active Matter». Annual Review of Condensed Matter Physics 1 (1): 323-345. Bibcode:2010ARCMP...1..323R. arXiv:1004.1933. doi:10.1146/annurev-conmatphys-070909-104101. 
  2. ↑ Marcetti, M. C.; Joanny, J.F.; Ramaswamy, S.; Liverpool, T. B.; Prost, J.; Rao, M.; Adita Simha, R. (2012). «Hydrodynamics of soft active matter». Reviews of Modern Physics 85: 1143-1189. Bibcode:2013RvMP...85.1143M. arXiv:1207.2929. doi:10.1103/RevModPhys.85.1143. 
  3. ↑ Vicsek, T.; Czirok, A.; Ben-Jacob, E.; Cohen, I.; Shochet, O. (1995). «Novel type of phase transition in a system of self-driven particles». Physical Review Letters 75 (6): 1226-1229. Bibcode:1995PhRvL..75.1226V. PMID 10060237. arXiv:cond-mat/0611743. doi:10.1103/PhysRevLett.75.1226. 
  4. ↑ Toner, John; Tu, Yuhai; Ramaswamy, Sriram (1 de julio de 2005). «Hydrodynamics and phases of flocks». Annals of Physics. Special Issue 318 (1): 170-244. Bibcode:2005AnPhy.318..170T. doi:10.1016/j.aop.2005.04.011. 
  5. ↑ Vicsek, Tamás; Czirók, András; Ben-Jacob, Eshel; Cohen, Inon; Shochet, Ofer (7 de agosto de 1995). «Novel Type of Phase Transition in a System of Self-Driven Particles». Physical Review Letters 75 (6): 1226-1229. Bibcode:1995PhRvL..75.1226V. PMID 10060237. arXiv:cond-mat/0611743. doi:10.1103/PhysRevLett.75.1226. 
  6. ↑ Chaté, Hugues; Ginelli, Francesco; Grégoire, Guillaume; Raynaud, Franck (18 de abril de 2008). «Collective motion of self-propelled particles interacting without cohesion». Physical Review E 77 (4): 046113. Bibcode:2008PhRvE..77d6113C. arXiv:0712.2062. doi:10.1103/PhysRevE.77.046113. 
  7. ↑ Ballerini, M.; Cabibbo, N.; Candelier, R.; Cavagna, A.; Cisbani, E.; Giardina, I.; Lecomte, V.; Orlandi, A. et al. (29 de enero de 2008). «Interaction ruling animal collective behavior depends on topological rather than metric distance: Evidence from a field study». Proceedings of the National Academy of Sciences 105 (4): 1232-1237. Bibcode:2008PNAS..105.1232B. ISSN 0027-8424. PMC 2234121. PMID 18227508. arXiv:0709.1916. doi:10.1073/pnas.0711437105. 
  8. ↑ Buhl, J.; Sumpter, D. J. T.; Couzin, I. D.; Hale, J. J.; Despland, E.; Miller, E. R.; Simpson, S. J. (2 de junio de 2006). «From Disorder to Order in Marching Locusts». Science 312 (5778): 1402-1406. Bibcode:2006Sci...312.1402B. ISSN 0036-8075. PMID 16741126. doi:10.1126/science.1125142. 
  9. ↑ Trepat, Xavier; Wasserman, Michael R.; Angelini, Thomas E.; Millet, Emil; Weitz, David A.; Butler, James P.; Fredberg, Jeffrey J. (1 de junio de 2009). «Physical forces during collective cell migration». Nature Physics 5 (6): 426-430. Bibcode:2009NatPh...5..426T. ISSN 1745-2473. doi:10.1038/nphys1269. 
  10. ↑ Keber, Felix C.; Loiseau, Etienne; Sanchez, Tim; DeCamp, Stephen J.; Giomi, Luca; Bowick, Mark J.; Marchetti, M. Cristina; Dogic, Zvonimir et al. (5 de septiembre de 2014). «Topology and dynamics of active nematic vesicles». Science 345 (6201): 1135-1139. Bibcode:2014Sci...345.1135K. ISSN 0036-8075. PMC 4401068. PMID 25190790. arXiv:1409.1836. doi:10.1126/science.1254784. 
  11. ↑ Palacci, Jeremie; Sacanna, Stefano; Steinberg, Asher Preska; Pine, David J.; Chaikin, Paul M. (22 de febrero de 2013). «Living Crystals of Light-Activated Colloidal Surfers». Science 339 (6122): 936-940. Bibcode:2013Sci...339..936P. ISSN 0036-8075. PMID 23371555. doi:10.1126/science.1230020. 
  12. ↑ Deseigne, Julien; Dauchot, Olivier; Chaté, Hugues (23 de agosto de 2010). «Collective Motion of Vibrated Polar Disks». Physical Review Letters 105 (9): 098001. Bibcode:2010PhRvL.105i8001D. arXiv:1004.1499. doi:10.1103/PhysRevLett.105.098001. 
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