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
- Geles activos
- Materia activa densa
- Movimiento colectivo
- Comportamiento colectivo de los animales
- La motilidad inducida por la separación de la fase
- Agregaciones, cardúmenes y enjambres
Sistemas de materia activa
- Los tejidos biológicos
- Mecánica celular y sub-celular
- El comportamiento de las aglomeraciones
- La auto-propulsión de partículas y coloides
Referencias
