1201 ورقة بحثية
تعمم هذه الورقة نظرية المادة النشطة الفوسفورية (phoretic active matter) لتشمل السوائل اللامتناظرة (chiral fluids) ذات اللزوجة الفردية، حيث تشتق تعبيرات عن الدفع الذاتي الانتقالي والدوراني للجسيمات الغروية الكروية ذات النشاط والتحرك السطحيين التعسفيين للكشف عن كيفية التفاعل بين التناظر واللاتناظر المرآتي (chirality) في مثل هذه البيئات غير الكلاسيكية.
تُظهر هذه الدراسة أن دمج الخلايا الليفية العضلية بطيئة الحركة في طبقات أحادية مختلطة من الخلايا الليفية يؤدي إلى تعطيل المحاذاة الجماعية ويعيق ديناميكيات إعادة دمج العيوب الطوبولوجية عن طريق تسبب الخلايا الليفية العضلية في التمركز بشكل تفضيلي عند العيوب ذات الرتبة -1/2 الأقل حركة وزيادة الاحتكاك عليها.
تقدم الورقة البحثية "multisphere"، وهي حزمة بايثون مفتوحة المصدر، تقوم بتوليد تمثيلات متعددة الكرات للجسيمات المعقدة لمحاكاة ديناميكا الجسيمات المنفصلة (DEM) عن طريق إعادة بناء الشبكات المثلثة والأحجام المكسلة (voxelized volumes) إلى مجموعات كرات متقاطعة، مع توفير أدوات للتقييم، والتصور، والتصدير.
تستقصي هذه الدراسة، باستخدام محاكاة طريقة العناصر المنفصلة، كيفية تأثير الاحتكاك بين الجسيمات على تطور توزيعات القوى، وأعداد التنسيق، وكثافة التعبئة أثناء مرحلة فك الانحباس للأنظمة الحبيبية ثلاثية الأبعاد الناتجة عن الاستخراج العشوائي للجسيمات.
يطور هذا البحث إطاراً ميزوسكوبياً (متوسط النطاق) قابلاً للتحليل الرياضي للحركة الجماعية، وذلك عبر اشتقاق معادلات فوكر-بلانك ومعادلات تفاضلية عشوائية دقيقة للاستقطاب في نموذج عشوائي حيث تعمل تفاعلات المحاكاة المتنافسة بين الاصطفاف وعدم الاصطفاف على كبح النظام طويل المدى في الحد الديناميكي الحراري، بينما تولد هياكل غير بديهية ناتجة عن التقلبات في الأنظمة المحدودة.
تلخص هذه المراجعة التطورات الأخيرة في التحكم في درجة حرارة انتقال الطور الحجمي ومورفولوجيا الميكروجيلات الحساسة للحرارة، ولا سيما الأنظمة القائمة على PNIPAM، من خلال استراتيجيات البلمرة المشتركة التي تُدخل مونومرات كارهة للماء أو قابلة للتأين لتمكين التنظيم الخارجي متعدد المعلمات.
تتقصى هذه الدراسة ميكانيكا التدرج (laddering) في الأقمشة المحبوكة مسبقة الإجهاد من خلال التجارب والمحاكاة، كاشفةً أن عتبة قوة أولية تعتمد على الشد تحكم انتشار الضرر وإيقافه، بينما تتناسب سرعة التدرج طردياً مع الشد نتيجة تداخل معقد بين القوى المرنة وقوى الاحتكاك.
تُظهر هذه الدراسة أنه في معلقات القضبان الغروية المخففة متعددة التشتت، لا يكون زمن استرخاء التوجه بعد توقف التدفق ثابتًا للمادة، بل يعتمد على تاريخ التدفق، حيث يتناقص بشكل منهجي مع معدلات القص المسبقة الأعلى مع تحول المجموعة الفرعية المهيمنة للاسترخاء من القضبان الأطول إلى القضبان الأقصر.
تكشف هذه الدراسة أن الانهيارات الحرارية التي تقود الاسترخاء البطيء في المواد الصلبة غير المتبلورة تمتلك بنية مكانية-زمانية هرمية حيث تشكل إعادة الترتيبات الموضعية شلالات سريعة تسهل الأحداث اللاحقة من خلال تفاعلات بعيدة المدى تتوسطها الضوضاء، وهي آلية تم التحقق من صحتها من خلال كل من المحاكاة والتجارب على المادة المجعدة.
تقترح هذه الورقة إطار تحكم للمادة النشطة المحصورة يستخدم إحصائيات الدفع الذاتي كمعلمة تحكم وحيدة لوضع حدود سرعة أساسية للتحولات غير المتوازنة، وتمكين بروتوكولات التبريد النشط التي تتفوق على النظائر الساكنة من خلال استغلال ارتباطات الموضع والدفع السالبة والمحملة مسبقاً.