Понимание живых систем, таких как ткани, образованные клетками, представляет собой серьезную проблему из-за их уникальных свойств, таких как адаптация, самовосстановление и самодвижение. Тем не менее, их можно изучать с помощью моделей, которые рассматривают их как необычную, «активную» форму физической материи. Это может выявить необычные динамические или механические свойства. Одна из загадок заключается в том, как активные материалы ведут себя при сдвиге (деформации, возникающие при перемещении верхнего и нижнего слоев в стороны в противоположных направлениях, как сдвигающиеся крышки микроскопа друг относительно друга).
Исследователи из Института теоретической физики Геттингенского университета изучили этот вопрос и обнаружили новый тип эффекта упорядочения, который создается и поддерживается устойчивой деформацией сдвига. Исследователи использовали компьютерную модель самодвижущихся частиц, в которой каждая частица приводится в движение движущей силой, которая медленно и беспорядочно меняет направление.
Они обнаружили, что хотя поток частиц похож на поток в обычных жидкостях, существует скрытый порядок, который выявляется при взгляде на направления сил: они имеют тенденцию указывать на ближайшую (верхнюю или нижнюю) пластину, в то время как частицы с боковыми силами объединяются. в центре системы.
«Мы изучали реакцию модельного активного материала на устойчивое движение, когда система зажата между двумя стенками, одна из которых неподвижна, а другая движется для создания деформации сдвига.
Мы увидели, что при достаточно сильной движущей силе возникает интересный эффект упорядочения », – комментирует д-р Ритупарно Мандал, Институт теоретической физики Геттингенского университета. «Теперь мы также понимаем эффект упорядочения, используя простую аналитическую теорию, и предсказания этой теории на удивление хорошо совпадают с результатами моделирования."
Старший автор профессор Питер Соллих, также из Института теоретической физики Геттингенского университета, объясняет: «Часто внешняя сила или движущая сила разрушает порядок.
Но здесь движение за счет сдвигового потока является ключевым в обеспечении подвижности частиц, составляющих активный материал, и им действительно нужна эта подвижность для достижения наблюдаемого порядка. Результаты откроют захватывающие возможности для исследователей, изучающих механические реакции живой материи."