Fases coletivas emergentes de matéria ativa browniana : efeitos do torque restaurador

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: ARAÚJO, Daniel Canavello Moura de
Orientador(a): SILVA, Clécio Clemente de Souza
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Fisica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Física Teórica e Computacional
Matéria ativa
Sistemas interagentes
Movimento browniano
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40946
Resumo: SILVA, Clécio Clemente de Souza também é conhecido em citações bibliográficas por: SOUZA SILVA, Clécio Clemente de
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spelling ARAÚJO, Daniel Canavello Moura dehttp://lattes.cnpq.br/4214471091346008http://lattes.cnpq.br/8076432608646837SILVA, Clécio Clemente de Souza2021-08-12T18:48:32Z2021-08-12T18:48:32Z2021-06-25ARAÚJO, Daniel Canavello Moura de. Fases coletivas emergentes de matéria ativa browniana: efeitos do torque restaurador. 2021. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2021.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40946SILVA, Clécio Clemente de Souza também é conhecido em citações bibliográficas por: SOUZA SILVA, Clécio Clemente deSistemas fora do equilíbrio estão presentes em toda natureza, no entanto o nosso conhecimento destes é limitado. Ainda assim, é possível os separar em categorias de acordo com os comportamentos que apresentam. Uma de tais categorias é conhecida como “matéria ativa”, caracterizada por possuir um mecanismo de auto-propulsão para realizar movimento direcionado. Em tais sistemas, cada constituinte continuamente consome energia, tanto armazenada quanto do meio, para se afastar do equilíbrio térmico, que dá origem a uma abundância de novos fenômenos. Matéria ativa pode ser usada para modelar uma ampla variedade de sistemas, abrangendo revoadas de pássaros e cardumes de peixes a tecidos celulares e movimento de bactérias. Nesta dissertação investigamos propriedades de Partículas Brownianas Ativas (conhecidas como ABPs em inglês) sobreamortecidas. Primeiramente fazemos uma revisão de resultados conhecidos, começando de como, na ausência de confinamento, uma partícula ativa isolada é equivalente a uma partícula Browniana passiva em grandes escalas de espaço e tempo. Discutimos então resultados recentes da literatura sobre o fenômeno de separação de fases em ABPs interagentes e as propriedades de ABPs isoladas em um potencial harmônico. Continuamos então com uma análise dos efeitos combinados de um torque intrínseco de auto-alinhamento e repulsão entre as partículas na dinâmica de muitas partículas ativas. Enquanto no sistema sem o torque não existe uma ordem polar global, apesar de apresentar uma separação de fase sob certas condições, com o torque o sistema passa a exibir uma fase com transporte líquido finito para baixas temperaturas. Ao confinar tal sistema num potencial harmônico, novos comportamentos aparecem, o mais notável entre eles sendo um onde as partículas passam a se separar em clusters, agrupamentos de partículas que se comportam como uma só entidade, que orbitam o potencial sem mudar de forma. Com a introdução de um parâmetro de anisotropia, a fase de cluster tem um dobramento de período e a trajetória do centro de massa muda de uma órbita elíptica para uma lemniscata. No caso de potenciais altamente anisotrópicos, mais uma fase aparece, na qual o sistema alterna entre um estado cristalino e um fluido ao longo da órbita, dependendo se as partículas estão em regiões de alta ou baixa curvatura do potencial confinador.CNPqNon-equilibrium systems are ubiquitous in nature, however, our understanding of them is still limited. Nevertheless, it is possible to separate them into categories depending on their behavior. One such category is called “active matter”, which is characterized by having a self-propulsion mechanism to achieve directed motion. In such systems, each constituent continuously consumes energy, either stored or from the environment, to drive themselves far from thermal equilibrium, giving rise to a plethora of new phenomena. Active matter can be used to model a wide range of systems, from flocks of birds and school of fishes to cellular tissues and bacterial motion. In this dissertation we investigate the properties of overdamped Active Brownian Particles (ABPs). First, we review some well-known results, beginning with how an isolated active particle is equivalent to a passive Brownian particle at large time and length scales when not confined. We also discuss recent results in the literature about phase-separation phenomena of interacting ABPs and the properties of isolated ABPs in a harmonic potential. Then we proceed with the analysis of the combined effects of built-in self-alignment torque and interparticle repulsion on the dynamics of many interacting active particles. Whereas in the torque-free system there is no global polar order, despite showing a phase separation under certain conditions, in the presence of a torque the system exhibits a phase with finite net transport for low temperatures. By confining such a system in a harmonic potential new behaviors emerge, most notably one where the particles separate into clusters that proceed to orbit the potential without changing their shape. When introducing an anisotropy parameter, the cluster phase undergoes period doubling, where the trajectory of its center of mass changes from an elliptical orbit to a lemniscate. For highly anisotropic potentials, another new phase appears, in which the system alternates between crystalline and fluid states along the orbit as the particles visit regions of high and low curvature of the confining potential.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em FisicaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFísica Teórica e ComputacionalMatéria ativaSistemas interagentesMovimento brownianoFases coletivas emergentes de matéria ativa browniana : efeitos do torque restauradorinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETEXTDISSERTAÇÃO Daniel Canavello Moura de Araújo.pdf.txtDISSERTAÇÃO Daniel Canavello Moura de Araújo.pdf.txtExtracted texttext/plain101655https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40946/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Daniel%20Canavello%20Moura%20de%20Ara%c3%bajo.pdf.txt705131573d4bd62c36a0b8d41126f16bMD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Daniel Canavello Moura de Araújo.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Daniel Canavello Moura de Araújo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1224https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40946/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Daniel%20Canavello%20Moura%20de%20Ara%c3%bajo.pdf.jpg9ff04b482e8938001cc94da9d2064859MD55ORIGINALDISSERTAÇÃO Daniel Canavello Moura de Araújo.pdfDISSERTAÇÃO Daniel Canavello Moura de Araújo.pdfapplication/pdf10959295https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40946/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Daniel%20Canavello%20Moura%20de%20Ara%c3%bajo.pdf8f25964431e37b01591cc62d971ca7cbMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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