120 Arbeiten
In dieser Studie wird die magnetische Hysterese einer einzelnen *Magnetospirillum gryphiswaldense*-Zelle mittels ultrasensibler Drehmoment-Magnetometrie untersucht, um in Kombination mit Elektronenmikroskopie und Simulationen die magnetischen Konfigurationen, das remanente Moment und die effektive Anisotropie der intrazellulären Magnetosomen-Kette zu charakterisieren.
Die Studie zeigt, dass die Entropiemaximierung von Spacern in Biomolekül-Kondensaten zu einer anziehenden Kraft zwischen „Stickers" führt, deren Entropie-getriebene Clusterbildung eine glasartige Relaxation und das beobachtete Alterungsverhalten erklärt.
Dieses Papier stellt ein einfaches mathematisches Modell vor, das die Paarungs-induzierte Bewegung aktiver und passiver Teilchen in einem zweidimensionalen System beschreibt und durch numerische Simulationen sowie theoretische Analysen gerade, kreisförmige und Slalom-Bewegungen sowie deren Bifurkation in Abhängigkeit von der Selbstpropulsion erklärt.
Die Studie zeigt, dass filamentöse E. coli-Bakterien in Strömungen durch eine Kombination aus starrer Körperrotation und chiraler Reorientierung charakterisiert werden, wobei ihre Bewegungsmuster von der Strömungsgeschwindigkeit und der Motilität abhängen und zu rheotaktischem Verhalten sowie einer bevorzugten Ausrichtung an Kanalwänden führen können.
Das Papier stellt ein energetisches Modell für die diffusiophoretische Bewegung eines verformbaren Tropfens auf einer Flüssigkeitsoberfläche vor, das drei stabile Zustände identifiziert und die Übergänge zwischen einem unbeweglichen kreisförmigen Tropfen, einem unbeweglich elliptisch verformten Tropfen und einem sich bewegenden elliptisch verformten Tropfen beschreibt.
Diese Arbeit erweitert die funktionale Renormierungsgruppe auf dreidimensionale klassische Lennard-Jones-Flüssigkeiten, demonstriert deren hohe Genauigkeit und thermodynamische Konsistenz im Vergleich zu herkömmlichen Integralgleichungsmethoden und zeigt, dass sie ohne Rückgriff auf harte Kern-Referenzsysteme auskommt.
Diese Studie stellt einen enzymgesteuerten Hydrogel vor, der durch pH-Modulation autonome chemische Wellen in eine zeitverzögerte, räumlich kontrollierte Versteifung umwandelt und damit neue Designprinzipien für adaptive Materialien in der Softrobotik und Biomedizin liefert.
Dieser erste Teil einer zweiteiligen Übersicht fasst phänomenologische Modelle und mikroskopische Ansätze zusammen, um die oft von der einfachen Arrhenius-Gleichung abweichende Temperaturabhängigkeit biologischer Prozesse zu beschreiben, wobei der Fokus auf der Definition operationaler Größen wie optimaler Temperaturen und thermischer Grenzen liegt.
Dieser zweite Teil der Arbeit untersucht netzwerkweite Mechanismen und stochastische sowie deterministische Modelle, die erklären, wie die Arrhenius-Abhängigkeit einzelner biochemischer Reaktionen auf Systemebene zu nicht-Arrhenius-Verhalten, thermischen Grenzen und Temperaturkompensation führt.
Die Studie beschreibt einen magnetisch angetriebenen elastischen Mikroschwimmer, der durch hysteretischen Kollaps und nicht-reziproke Bewegung netten Vortrieb bei niedrigen Reynolds-Zahlen erzielt und es ermöglicht, mehrere Schwimmer gleichzeitig über ein einziges Magnetfeld unabhängig voneinander zu steuern.
Diese Arbeit beweist, dass das Rauschunterdrückungsverfahren zur Analyse von Brownschen Systemen im thermischen Gleichgewicht exakt ist, da die Kreuzkorrelationen zwischen freien und wechselwirkungsinduzierten Bewegungen verschwinden, während sie im Nichtgleichgewicht endlich bleiben und somit als direkter Fingerabdruck für Nichtgleichgewichtsphysik dienen.
Die Studie zeigt, dass das Random Barrier Model ohne freie Parameter die Dynamik einer extrem viskosen Flüssigkeit besser beschreibt als das von-Schweidler-Gesetz, obwohl es unrealistisch von identischen Energie-minima ausgeht.
Diese Studie demonstriert experimentell und durch Simulationen die deterministische Erzeugung, Steuerung und präzise Platzierung topologischer Torons in chiral-nematischen Flüssigkristallen mittels maßgeschneiderter Wechselstromfelder, was Anwendungen wie optische Speicher, rekonfigurierbare Musterung und mikroskopische Pick-and-Place-Manipulation ermöglicht.
Diese Studie nutzt Molekulardynamik-Simulationen, um zu zeigen, wie zylindrische Einschränkung die Kollapsdynamik eines Homopolymers in zwei Phasen unterteilt, wobei die Relaxationszeiten und Aktivierungsenergien unterschiedlich von der Kanalradius abhängen, während das Wachstum der Clustergröße eine universelle Potenzgesetz-Abhängigkeit aufweist.
Die Arbeit untersucht numerisch ohne Kontinuumsnäherung, wie ein externes Magnetfeld die Dynamik und den Langstreckentransport von großen Polaronen (Solitonen) in quasi-eindimensionalen Systemen in Abhängigkeit von der Feldstärke und den systemeigenen Parametern beeinflusst.
Die Studie zeigt mittels Partikelsimulationen, dass die Selbstpropulsion in aktiven, nicht-Brownschen Suspensionen reibungsvermitteltes Scherverdickungsverhalten durch eine wettbewerbsfähige, isotrope Dynamik überwindet und so eine durch aktive Spannung steuerbare Viskositätsabnahme („Dethickening") bewirkt, die sich in ein universelles Skalierungsschema für dichte Suspensionen einfügt.
In diesem Experiment wird erstmals der dreistufige Schmelzprozess eines makroskopischen kontinuierlichen Raumzeit-Kristalls aus aktiven Granulatscheiben beobachtet, bei dem sich die räumliche und zeitliche Ordnung durch unterschiedliche Mechanismen unabhängig voneinander auflösen.
Die Studie zeigt mittels Molekulardynamik-Simulationen, dass die Topologie von Sternpolymeren die Kapillarfüllung in Nanoporen maßgeblich beeinflusst, wobei die Armlänge und Funktionalität die Penetrationsgeschwindigkeit, die Konformationsänderungen sowie die Adsorptions- und Reibungseffekte im Vergleich zu linearen Ketten signifikant verändern.
Die Autoren entwickeln ein physikbasiertes Porennetzwerkmodell für Herschel-Bulkley-Fluide in ungeordneten porösen Medien, das die nichtlineare Strömungsdynamik und den Einfluss von Wandgleiten ohne angepasste Widerstandsparameter korrekt abbildet und zeigt, dass der Druckverlust nahe der Fließgrenze durch die Statistik der Engstellen statt durch makroskopische Längenskalen bestimmt wird.
Die Studie stellt eine programmierbare robotische Aktive-Materie-Plattform vor, die experimentell den Phasenübergang von einem odd-elastischen Kristall über eine odd-viskose Flüssigkeit zu einem chiralen aktiven Gas nachweist und damit eine vereinheitlichte Phasendiagramm für nichtreziproke Wechselwirkungen sowie neue emergente Zustände wie Phasentrennung ermöglicht.