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Statistical Mechanics and transport phenomena in Active Colloidal Solids

Projektbeschreibung

Dirigieren einer kolloidalen Teilchensymphonie durch Licht und Magnetismus

Kolloide bestehen aus Teilchen einer Substanz, die in einer anderen verteilt sind. Sie sind in chemischen und industriellen Anwendungen allgegenwärtig, von Farben und Beschichtungen bis hin zu Lebensmitteln und Kosmetik. Wir verfügen über ein recht umfassendes Verständnis solcher kolloidalen Systeme, sofern sie sich im thermodynamischen Gleichgewicht befinden. Kolloidale Systeme außerhalb des Gleichgewichts – sogenannte aktive Kolloide, deren Status durch externe Kräfte wie Licht oder magnetische Felder aufrechterhalten wird – sind jedoch eine ganz andere Sache. Ein besseres Verständnis dieser Systeme wird eine rationale Gestaltung und Steuerung zahlreicher Hightech-Anwendungen ermöglichen. Das EU-finanzierte Projekt StaMACS wendet experimentelle und theoretische Verfahren an, um die dynamischen Interaktionen in aktiven magnetischen Kolloiden zu beleuchten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Kristallisation und Einschmelzung kolloidaler Teilchen sowie auf Veränderungen an der Ausbreitung von Aktivität durch die Kristalle.

Ziel

The objective of StaMACS is to uncover the dynamics of an active and loosely packed magnetic colloidal crystal. This system will consist of repulsive paramagnetic particles immersed in a bath of light-driven bacteria. We will have two independent ways to tune the interactions: 1) An external magnetic field will control the strength of the dipolar repulsion between colloids. 2) The intensity of light will control the motility of bacteria and thus the particle’s induced activity, both locally and globally. By combining experiments with simulations and theoretical analysis, we will reach a general understanding of this system’s dynamics, study its melting and crystallization transitions and examine how a local change in activity propagates throughout the crystal. Our findings will unveil the properties of a novel out-of-equilibrium system: an active colloidal solid. Furthermore, this work will stimulate theoretical investigation related to the kinetics of such systems, with strong implications on understanding the fundamental process of crystallization in the presence of activity. By a two-way transfer of knowledge, StaMACS will bring numerous mutual benefits to both the researcher and the host institution. Its results will represent a major contribution to the soft and active matter field with direct applications in physics, biology and material science.

Descriptors: Active Matter, Soft Matter, Statistical Mechanics, Magnetic Colloids

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2020

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Koordinator

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA
Netto-EU-Beitrag
€ 171 473,28
Adresse
Piazzale Aldo Moro 5
00185 Roma
Italien
Region
Centro (IT) Lazio Roma
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 171 473,28