Aktive komplexe Plasmen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Alexei Ivlev; Professor Dr. Hartmut Löwen
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401300566

Die Physik von Mikroschwimmern ist ein boomendes Forschungsgebiet, welches typischerweise mit dem Schlagwort "Aktive Weiche Materie" in Verbindung gebracht wird. Mikroschwimmer sind aktive Kolloidteilchen, die sich mit einem eigenen Antrieb überdämpft in einer Flüssigkeit bewegen und dabei Energie dissipieren. In diesem Antrag fokussieren wir uns auf den komplementären Fall von "Mikrofliegern": das sind selbstangetriebene Teilchen in verdünnten Gasen, wo Reibungsverluste gering und Trägheitseffekte massiv sind. Als Realisierungsidee von Mikrofliegern stellen wir in diesem Antrag komplexe Plasmen aus Mikropartikeln vor, die durch externe Felder gezielt so aus dem Gleichgewicht gebracht werden können, dass sie anfangen, spontan zu fliegen. Hierdurch können verschiedene Typen von Mikrofliegern erzeugt werden. Es eröffnet sich somit ein ganz neues Gebiet in der Forschung von komplexen Plasmen, welches wir mit diesem Antrag zu prägen beabsichtigen, nämlich, das der "aktiven komplexen Plasmen". In diesem Antrag sollen verschiedenen Typen von Mikrofliegern klassifiziert und modelliert werden. Die physikalischen Gesetze der Mikrofliegerdynamik sollen erforscht werden. Mittels Theorie und Computersimulation sollen einzelne Mikroflieger sowie das emergente Verhalten von vielen wechselwirkenden Mikropartikeln untersucht werden. In enger Zusammenarbeit mit experimentellen Gruppen soll schliesslich der Weg dazu bereitet werden, solche Mikroflieger im Labor zu realisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen