Opis projektu
Badanie interakcji kryształów koloidalnych
Zgodnie z ostatnimi badaniami, kryształy koloidalne wykazują cechy podobne do organizmów żywych, takie jak samoreplikacja, samouzdrawianie, adaptacja, konkurencja i ruchliwość. Celem finansowanego przez UE projektu doktoranckiego jest dalsze zbadanie, w jaki sposób dynamiczne adaptacyjne kryształy koloidalne zachowują się w stanach dalekich od równowagi oraz jak można kontrolować ich interakcje aż do skali nanometrycznej. W tym kontekście naukowcy użyją ultraszybkiego lasera do stymulowania pseudodwuwymiarowego zamkniętego systemu koloidalnego dalekiego od równowagi termodynamicznej. Zespół spodziewa się zaobserwować powstawanie różnorodnych dynamicznych, adaptacyjnych kryształów koloidalnych z kuleczek z czystego polistyrenu o średnicy 500 nm. Odkrycie zasad rządzących złożonymi, dynamicznymi systemami adaptacyjnymi będzie miało istotne implikacje dla wielu różnych dziedzin, w tym mikrofluidyki, biologii i nanonauki.
Cel
We recently reported the first observation of dynamic adaptive colloidal crystals exhibiting characteristics similar to those commonly associated with living organisms: self-replication, self-healing, adaptation, competition, motility. Here, I propose to do the first experiments to clarify precisely how dynamic adaptive behavior arises far from equilibrium and how to control it. The key to both is a fundamental question at the heart of condensed matter, statistical and nonlinear physics: When far from equilibrium, in the presence of fluctuations and faced with multiple steady states with small energy differences, how does a system evolve? Specifically, my objectives are (1) to form crystals with periodic and aperiodic patterns, e.g. 2D Bravais lattices, quasicrystals, using passive identical particles, (2) to quantify their formation energies through the effective temperature of Brownian particles, (3) to identify the conditions for emergence and control of adaptive behavior. Then, I will draw a complete phase map of these dynamic adaptive colloidal crystals using fitness landscapes to characterize each pattern. I will further ask to what extent this control is extendable down to the few-nm scale, where fluctuations are even stronger and if and how these findings change when using nonidentical, in size or shape, but still passive particles. My system comprises quasi-2D-confined pure-polystyrene 500-nm spheres suspended in water. An energy flux to drive the system far from equilibrium and sustain it there is supplied by an ultrafast laser. My method exploits only three physical tenets, nonlinearity, fluctuations and positive/negative feedback mechanisms acting on identical passive particles, yet generates extremely rich emergent dynamics. A full understanding of how such dynamics arise from so few basic ingredients will advance our understanding of complex systems in addition to numerous practical applications to self-assembly, microfluidics, nanoscience and biology.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
- nauki przyrodniczenauki fizycznemechanika klasycznamechanika płynówmicrofluidics
- nauki przyrodniczenauki fizyczneoptykafizyka laserów
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
44801 Bochum
Niemcy