ENgineering FrustratiOn in aRtificial Colloidal icEs: degeneracy, exotic lattices and 3D states

Informations projet

ENFORCE

N° de convention de subvention: 811234

DOI

10.3030/811234

Projet clôturé

Date de signature de la CE 18 Février 2019

Date de début 1 Janvier 2020

Date de fin 30 Juin 2026

Financé au titre de

• EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)

Coût total

€ 1 850 298,00

Contribution de l’UE

€ 1 850 298,00

Coordonné par

UNIVERSITAT DE BARCELONA
Spain

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Publications

Peer reviewed articles (44)

Collective directional locking of colloidal monolayers on a periodic substrate

Auteurs: R. L. Stoop, A. V. Straube, T. H. Johansen, P. Tierno
Publié dans: Physical review letters, Numéro 00319007, 2020, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.124.058002

Large Scale Zigzag Pattern Emerging from Circulating Active Shakers

Auteurs: Gaspard Junot, Marco De Corato, Pietro Tierno
Publié dans: Physical Review Letters, Numéro 131, 2025, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.131.068301

Geometrical control of topological charge transfer in Shakti-Cairo colloidal ice

Auteurs: Carolina Rodríguez-Gallo, Antonio Ortiz-Ambriz, Cristiano Nisoli, Pietro Tierno
Publié dans: Communications Physics, 2023, ISSN 2399-3650
Éditeur: Springer Nature
DOI: 10.21203/rs.3.rs-2254927/v1

Dynamics and clogging of colloidal monolayers magnetically driven through a heterogeneous landscape

Auteurs: S. G. Leyva, R. L. Stoop, P. Tierno, I. Pagonabarraga
Publié dans: Soft Matter, Numéro 1744683X, 2020, ISSN 1744-683X
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d0sm00904k

Propulsion and energetics of a minimal magnetic microswimmer

Auteurs: Carles Calero, José García-Torres, Antonio Ortiz-Ambriz, Francesc Sagués, Ignacio Pagonabarraga, Pietro Tierno
Publié dans: Soft Matter, 2020, ISSN 1744-683X
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d0sm00564a

Magnetically driven confined colloids: From enhanced diffusion to bidirectional transport

Auteurs: Mattia Ostinato, Antonio Ortiz-Ambriz, Pietro Tierno
Publié dans: Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Numéro 591, 2025, Page(s) 171701, ISSN 0304-8853
Éditeur: Elsevier BV
DOI: 10.1016/j.jmmm.2023.171701

Elastically-mediated collective organisation of magnetic microparticles

Auteurs: Gaspard Junot, Xuefeng Wei, Jordi Ortín, Ramin Golestanian, Yanting Wang, Pietro Tierno, Fanlong Meng
Publié dans: Soft Matter, Numéro 18, 2026, Page(s) 5171-5176, ISSN 1744-683X
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d2sm00565d

Topology restricts quasidegeneracy in sheared square colloidal ice

Auteurs: EC Oğuz, A Ortiz-Ambriz, H Shem-Tov, E Babià-Soler, P Tierno, Y Shokef
Publié dans: Physical Review Letters, 2020, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.124.238003

Ice rule breakdown and frustrated antiferrotoroidicity in an artificial colloidal Cairo ice

Auteurs: Carolina Rodríguez-Gallo, Antonio Ortiz-Ambriz, Cristiano Nisoli, Pietro Tierno
Publié dans: New Journal of Physics, Numéro 25, 2023, Page(s) 103007, ISSN 1367-2630
Éditeur: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1367-2630/acfc60

Tracking topological defects in a plasma state of a quenched colloidal ice

Auteurs: Mattia Ostinato, Pietro Tierno
Publié dans: Physical Review B, Numéro 111, 2025, ISSN 2469-9950
Éditeur: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/physrevb.111.014414

Dynamical modes of sheared confined microscale matter

Auteurs: S. Gerloff, A. Ortiz-Ambriz, P. Tierno, S. H. L. Klapp
Publié dans: Soft Matter, Numéro 1744683X, 2020, ISSN 1744-683X
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d0sm01238f

Collective dynamics and conformal ordering in electrophoretically driven nematic colloids

Auteurs: Arthur V. Straube, Josep M. Pagès, Pietro Tierno, Jordi Ignés-Mullol, Francesc Sagués
Publié dans: Physical Review Research, Numéro 1, 2019, ISSN 2643-1564
Éditeur: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/physrevresearch.1.022008

Emergent colloidal currents across ordered and disordered landscapes

Auteurs: Lips, Dominik; Stoop, Ralph L.; Maass, Philipp; Tierno, Pietro
Publié dans: Communications Physics, 2021, ISSN 2399-3650
Éditeur: Springer Nature
DOI: 10.1038/s42005-021-00722-0

Arrested phase separation in chiral fluids of colloidal spinners

Auteurs: Massana-Cid, Helena; Levis, Demian; Hernandez Hernandez, Raúl Josué; Pagonabarraga Mora, Ignacio; Tierno, Pietro
Publié dans: Physical Review Research, 2021, ISSN 2643-1564
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physrevresearch.3.l042021

Phototunable tilt and levitation in catalytically active colloidal platelets

Auteurs: Dezhou Cao, Helena Massana-Cid, Dolachai Boniface, Jinwei Lin, Wei Wang, Pietro Tierno
Publié dans: Proceedings of the National Academy of Sciences, Numéro 123, 2026, ISSN 0027-8424
Éditeur: National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.2606380123

Unveiling the Rolling to Kayak Transition in Propelling Nanorods with Cargo Trapping and Pumping

Auteurs: Gaspard Junot, Carles Calero, José García-Torres, Ignacio Pagonabarraga, Pietro Tierno
Publié dans: Nano Letters, Numéro 23, 2023, Page(s) 850-857, ISSN 1530-6984
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03897

Colloquium: Ice rule and emergent frustration in particle ice and beyond

Auteurs: Antonio Ortiz-Ambriz, Cristiano Nisoli, Charles Reichhardt, Cynthia J. O. Reichhardt, Pietro Tierno
Publié dans: Reviews of Modern Physics, 2019, ISSN 1539-0756
Éditeur: American Physical society
DOI: 10.1103/revmodphys.91.041003

Enhanced diffusion and non-Gaussian dynamics in driven magnetic nanoparticles

Auteurs: Stoop, Ralph Lukas, Tierno, Pietro
Publié dans: Phys. Rev. Research, 2020, ISSN 2643-1564
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physrevresearch.2.032031

Curvature induces and enhances transport of spinning colloids through narrow channels

Auteurs: Eric Cereceda-López, Marco De Corato, Ignacio Pagonabarraga, Fanlong Meng, Pietro Tierno, Antonio Ortiz-Ambriz
Publié dans: Soft Matter, Numéro 20, 2026, Page(s) 7615-7622, ISSN 1744-683X
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d4sm00829d

Excluded volume induces buckling in optically driven colloidal rings

Auteurs: Eric Cereceda-López, Mattia Ostinato, Antonio Ortiz-Ambriz, Arthur V. Straube, Matteo Palassini, Pietro Tierno
Publié dans: Physical Review Research, Numéro 6, 2024, ISSN 2643-1564
Éditeur: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/physrevresearch.6.l012044

Molecular dynamics simulations of microscopic structural transition and macroscopic mechanical properties of magnetic gels

Auteurs: Xuefeng Wei, Gaspard Junot, Ramin Golestanian, Xin Zhou, Yanting Wang, Pietro Tierno, Fanlong Meng
Publié dans: The Journal of Chemical Physics, Numéro 161, 2024, ISSN 0021-9606
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0210769

Engineering tunable fractional Shapiro steps in colloidal transport

Auteurs: Andris P. Stikuts, Seemant Mishra, Artem Ryabov, Philipp Maass, Pietro Tierno
Publié dans: Nature Communications, Numéro 16, 2025, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-025-58217-3

Topological Boundary Constraints in Artificial Colloidal Ice

Auteurs: Carolina Rodríguez-Gallo, Antonio Ortiz-Ambriz, P. Tierno
Publié dans: Phys. Rev. Lett., 2020, ISSN 1079-7114
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physrevlett.126.188001

Thermally active nanoparticle clusters enslaved by engineered domain wall traps

Auteurs: Pietro Tierno, Tom H. Johansen, Arthur V. Straube
Publié dans: Nature Communications, 2021, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-021-25931-7

Controlling colloidal flow through a microfluidic Y-junction

Auteurs: Alexander P. Antonov, Matthew Terkel, Fabian Jan Schwarzendahl, Carolina Rodríguez-Gallo, Pietro Tierno, Hartmut Löwen
Publié dans: Communications Physics, Numéro 8, 2025, ISSN 2399-3650
Éditeur: Springer Science and Business Media LLC
DOI: 10.1038/s42005-025-02094-1

Transport and Assembly of Magnetic Surface Rotors

Auteurs: Tierno, Pietro; Snezhko, Alexey
Publié dans: ChemNanoMat, 2021, ISSN 2199-692X
Éditeur: wiey
DOI: 10.1002/cnma.202100139

Single-file dynamics of colloids in circular channels: Time scales, scaling laws and their universality

Auteurs: Villada-Balbuena, Alejandro; Ortiz-Ambriz, Antonio; Castro-Villarreal, Pavel; Tierno, Pietro; Castañeda-Priego, Ramón; Méndez-Alcaraz, José Miguel
Publié dans: Physical Review Research, 2021, ISSN 2643-1564
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physrevresearch.3.033246

Emergent collective colloidal currents generated via exchange dynamics in a broken dimer state

Auteurs: H. Massana-Cid, A. Ortiz-Ambriz, A. Vilfan, P. Tierno
Publié dans: Science Advances, Numéro 23752548, 2020, ISSN 2375-2548
Éditeur: American Association for the Advancement of Science
DOI: 10.1126/sciadv.aaz2257

Virtual magnetic hills to unlock the inner phases of hexagonal colloidal ice

Auteurs: Renaud Baillou, Matthew Terkel, Pietro Tierno
Publié dans: Soft Matter, Numéro 22, 2026, Page(s) 2122-2129, ISSN 1744-683X
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d5sm01277e

Clustering induces switching between phoretic and osmotic propulsion in active colloidal rafts

Auteurs: Dolachai Boniface, Sergi G. Leyva, Ignacio Pagonabarraga, Pietro Tierno
Publié dans: Nature Communications, Numéro 15, 2024, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-024-49977-5

Photocatalytic Magnetic Microgyroscopes with Activity-Tunable Precessional Dynamics

Auteurs: Dolachai Boniface, Arthur V. Straube, Pietro Tierno
Publié dans: Nano Letters, Numéro 24, 2024, Page(s) 14950-14956, ISSN 1530-6984
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03386

Field synchronized bidirectional current in confined driven colloids

Auteurs: F Meng, A Ortiz-Ambriz, H Massana-Cid, A Vilfan, R Golestanian, P Tierno
Publié dans: Physical Review Research, Numéro 26431564, 2020, ISSN 2643-1564
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevresearch.2.012025

Collective hydrodynamic transport of magnetic microrollers

Auteurs: Junot, Gaspard; Cebers, Andrejs; Tierno, Pietro
Publié dans: Soft Matter, 2021, ISSN 1744-6848
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d1sm00653c

Direct measurement of Lighthill's energetic efficiency of a minimal magnetic microswimmer

Auteurs: Carles Calero, José García-Torres, Antonio Ortiz-Ambriz, Francesc Sagués, Ignacio Pagonabarraga, Pietro Tierno
Publié dans: Nanoscale, Numéro 11, 2026, Page(s) 18723-18729, ISSN 2040-3364
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/c9nr05825g

Breaking action–reaction with active apolar colloids: emergent transport and velocity inversion

Auteurs: Joan Codina, Helena Massana-Cid, Pietro Tierno, Ignacio Pagonabarraga
Publié dans: Soft Matter, Numéro 18, 2026, Page(s) 5371-5379, ISSN 1744-683X
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d2sm00550f

Hydrodynamic interactions hinder transport of flow-driven colloidal particles

Auteurs: Dominik Lips, Eric Cereceda-López, Antonio Ortiz-Ambriz, Pietro Tierno, Artem Ryabov, Philipp Maass
Publié dans: Soft Matter, Numéro 18, 2026, Page(s) 8983-8994, ISSN 1744-683X
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d2sm01114j

Tunable self-healing of magnetically propelling colloidal carpets

Auteurs: Helena Massana-Cid, Fanlong Meng, Daiki Matsunaga, Ramin Golestanian, Pietro Tierno
Publié dans: Nature Communications, Numéro 10, 2022, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-019-10255-4

Degeneracy and hysteresis in a bidisperse colloidal ice

Auteurs: C Rodríguez-Gallo, A Ortiz-Ambriz, P Tierno
Publié dans: Phys. Rev. Research, 2021, ISSN 2643-1564
Éditeur: APS
DOI: 10.1103/physrevresearch.3.043023

Hydrodynamic interactions can induce jamming in flow-driven systems

Auteurs: E Cereceda-López, D Lips, A Ortiz-Ambriz, A Ryabov, P Maass, P Tierno
Publié dans: Physical Review Letters, 2021, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.127.214501

Bidirectional zigzag growth from clusters of active colloidal shakers

Auteurs: Gaspard Junot, Andrés Javier Manzano González, Pietro Tierno
Publié dans: Physical Review Research, Numéro 6, 2024, ISSN 2643-1564
Éditeur: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/physrevresearch.6.013287

Dynamics and interactions of magnetically driven colloidal microrotors

Auteurs: Hernández Hernández, Raúl Josué; Fischer, Thomas M; Tierno, Pietro
Publié dans: Applied Physics Letters, 2022, ISSN 0003-6951
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0076574

Overcrowding induces fast colloidal solitons in a slowly rotating potential landscape

Auteurs: Pietro Tierno, Eric Cereceda-López, Alexander Antonov, Artem Ryabov, Philipp Maass
Publié dans: Nature Communications, 2023, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.21203/rs.3.rs-2704291/v1

Hydrodynamic synchronization and clustering in ratcheting colloidal matter

Auteurs: Sergi G. Leyva, Ralph L. Stoop, Ignacio Pagonabarraga, Pietro Tierno
Publié dans: Science Advances, Numéro 8, 2024, ISSN 2375-2548
Éditeur: American Association for the Advancement of Science (AAAS)
DOI: 10.1126/sciadv.abo4546

Competing orders in colloidal kagome ice: Importance of the in-trap motion of the particles

Auteurs: Anne Le Cunuder, Irénée Frérot, Antonio Ortiz-Ambriz, Pietro Tierno
Publié dans: Physical Review B, Numéro 99, 2019, ISSN 2469-9950
Éditeur: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/physrevb.99.140405

Non-peer reviewed articles (1)

Friction Induces Anisotropic Propulsion in Sliding Magnetic Microtriangles

Auteurs: Gaspard Junot, Sergi G. Leyva, Christoph Pauer, Carles Calero, Ignacio Pagonabarraga, Tim Liedl, Joe Tavacoli, Pietro Tierno
Publié dans: Nano Letters, Numéro 22, 2023, Page(s) 7408-7414, ISSN 1530-6984
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02295

Thesis and dissertations (1)

Colloidal dynamics in artificial particle ice systems

Auteurs: Rodríguez Gallo, Carolina
Publié dans: TDX (Tesis Doctorals en Xarxa), Numéro 1, 2024
Éditeur: University of Barcelona

Book chapters (1)

The Synchronous to Exchange Transition in Magnetically Driven Colloidal Dimers

Auteurs: Mattia Ostinato, Antonio Ortiz-Ambriz, Pietro Tierno
Publié dans: Topics in Applied Physics, Magnetic Microhydrodynamics, 2024, Page(s) 69-80
Éditeur: Springer International Publishing
DOI: 10.1007/978-3-031-58376-6_7