Description du projet
Des systèmes actifs bio-inspirés font la lumière sur le rôle de l’information en thermodynamique
La deuxième loi de la thermodynamique nous dit que le transfert de chaleur ne se produit que spontanément, des températures les plus élevées vers les plus basses. Il y a plus de cent ans, une théorie intrigante a été avancée selon laquelle la deuxième loi pourrait être violée si le système, comme une personne, avait accès à certaines informations et entreprenait une action prédéfinie, comme un transfert de chaleur vers une région plus chaude. Cette éventualité a donné naissance au concept de machines d’information. InfAct, financé par l’UE, étudiera expérimentalement le fonctionnement hors équilibre de trois machines d’information constituées de systèmes actifs, pas nécessairement couplés à un bain de chaleur, qui transforment l’information en pression ou en mouvement. Cela pourrait apporter un nouvel éclairage sur le lien entre information et thermodynamique.
Objectif
The relation between information and thermodynamics remains a fundamental thought-provoking issue since the days of Maxwell. The most effective platforms used to explore this relation are information machines: processes that convert measured information about a system to extractable work. A crucial question that goes beyond the currently explored regime in the field is how information machines perform out of equilibrium, namely when not in equilibrium with a thermal bath. This is the general scenario of relevance to biological systems and stands at the focus of this proposal.
Our recent result, showing how temporal correlations affect the efficiency of information engines (PRL 2018), demonstrates our ability to manipulate, track, and analyze particle motion in order to address such outstanding questions experimentally. We propose to realize and study three new information engines with increasing complexity: (1) a microscopic engine that converts information to osmotic pressure, (2) a macroscopic engine that converts information to pressure, and (3) a mobile engine converting local information to directed motion. The proposed engines are unique in that they harvest work from active systems, not necessarily coupled to a heat bath, and include many particles. By measuring work and information directly, we will be able to test the validity of the generalized second law of thermodynamics and the Jarzynski fluctuation theorem in active matter systems with feedback and control loops.
Providing essential, precise and detailed experimental observations in a field in which they are lacking will pave the way toward the extension of stochastic thermodynamics to active systems. Unraveling the mechanisms that govern conversion of information to useful work will benefit far-reaching applications. These include macroscopic and microscopic biomimetic robots and machines made of an ensemble of simple agents, analogous to natural phenomena such as cargo transport in ant colonies
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Mots‑clés
Programme(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-COG
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69978 Tel Aviv
Israël