Thermodynamik von aktiver Materie mit Trägheit
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Untersuchung von „aktiver Materie“, bestehend aus sich selbst fortbewegenden Teilchen, hat eine Vielzahl bemerkenswerter Phänomene zutage gefördert. Dies gilt insbesondere für aktive Materie mit Trägheit, die etwa spontane Temperaturgradienten ausbilden kann und damit eine mögliche Grundlage für die Konstruktion neuartiger Kühlschränke bildet. Im Rahmen dieses Projekts wurde ein neues und sehr allgemeines theoretisches Modell für die Thermodynamik von aktiver Materie mit Trägheit entwickelt, mit dem solche Phänomene in Zukunft beschrieben werden können. Diese Theorie wurde im Rahmen einer mikroskopischen Herleitung gewonnen: Ausgehend von den bekannten Gleichungen für die Dynamik der einzelnen Teilchen erlaubt die Anwendung der Wechselwirkungs-Entwicklungs-Methode das Auffinden von Gleichungen für makroskopische Systemeigenschaften wie Teilchendichte und Temperatur. Die Parameter dieser makroskopischen Gleichungen sind systematisch mit den mikroskopischen Teilcheneigenschaften verknüpft. Zudem wurden einige grundlegendere Beiträge zur Entwicklung solcher Theorien geleistet, insbesondere im Hinblick auf die Paarverteilungsfunktion aktiver Systeme. Hierbei handelt es sich um eine theoretische Größe, die die Zusammenhänge zwischen den Zuständen verschiedener Teilchen beschreibt und die in der hier verwendeten Wechselwirkungs- Entwicklungs-Methode als Input benötigt wird. Im Rahmen mehrerer auf Computersimulationen beruhenden Studien wurde untersucht, welche Form die Paarverteilungsfunktion aktiver Teilchen hat.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Analytical method for reconstructing the stress on a spherical particle from its surface deformation. Biophysical Journal, 123(5), 527-537.
Krüger, Lea Johanna; te Vrugt, Michael; Bröker, Stephan; Wallmeyer, Bernhard; Betz, Timo & Wittkowski, Raphael
-
Biaxial nematic order in fundamental measure theory. The Journal of Chemical Physics, 160(9).
El Moumane, Anouar; te Vrugt, Michael; Löwen, Hartmut & Wittmann, René
-
Collective dynamics and pair-distribution function of active Brownian ellipsoids in two spatial dimensions. Communications Physics, 7(1).
Bröker, Stephan; te Vrugt, Michael & Wittkowski, Raphael
-
Kompetenzen für den Unterricht mit und über Künstliche Intelligenz. Perspektiven, Orientierungshilfen und Praxisbeispiele für die Lehramtsausbildung in den Naturwissenschaften. Waxmann Verlag GmbH.
Huwer, Johannes; Becker-Genschow, Sebastian; Thyssen, Christoph; Thoms, Lars-Jochen; Finger, Alexander; von Kotzebue, Lena; Kremser, Erik; Meier, Monique & Bruckermann, Till
-
Microscopic derivation of the thin film equation using the Mori–Zwanzig formalism. The Journal of Chemical Physics, 161(9).
te Vrugt, Michael; Topp, Leon; Wittkowski, Raphael & Heuer, Andreas
-
Pair-distribution function of active Brownian spheres in three spatial dimensions: simulation results and analytical representation. Soft Matter, 20(1), 224-244.
Bröker, Stephan; te Vrugt, Michael; Jeggle, Julian; Stenhammar, Joakim & Wittkowski, Raphael
-
Passive and active field theories for disease spreading. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 57(31), 315003.
te Vrugt, Michael; Jeggle, Julian & Wittkowski, Raphael
