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Type: Tese
Title: Matéria Ativa em substratos decorados
Authors: Borba, André Duarte
Advisor: Ferreira, Wandemberg Paiva
Keywords: Matéria Ativa;Sistema fora do equilíbrio;Simulação computacional;Movimento Browniano
Keywords in Brazilian Portuguese : Matéria Ativa;Simulação (Computadores);Movimento browniano
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Issue Date: 2023
Citation: BORBA, A. D. Matéria Ativa em substratos decorados. 2023. 99 f. Tese (Doutorado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: O objetivo desta Tese é estudar o comportamento da Matéria Ativa em substratos padronizados e entender como a geometria controlada do ambiente pode influenciar o comportamento dinâmico desses sistemas. Mais especificamente, queremos descrever sob quais condições podemos modificar ou induzir o comportamento coletivo a fim de obter transporte de partículas. Em nossa abordagem, tratamos a Matéria Ativa como um conjunto de Partículas Autopropelidas. Consideramos também um modelo no qual as partículas são Barras Ativas. Apresentamos uma visão geral do assunto, dando atenção aos principais modelos e trabalhos mais expressivos sobre o tema. Apresentamos em detalhes os modelos fundamentais usados para estudar sistemas ativos, como, por exemplo, o modelo de Vicsek, e uma abordagem baseada em uma equação do tipo Langevin. Apresentamos nossos resultados com base em um estudo sistemático de um sistema bidimensional de Partículas ativas na presença de obstáculos assimétricos rígidos (semicirculares). O transporte de partículas no sistema é induzido localmente pelos obstáculos assimétricos e como consequência da interação entre as partículas ativas e os obstáculos. Apesar do movimento errático de cada partícula, o comportamento coletivo supera o individual, resultando em um movimento efetivo ao longo de uma direção preferencial, caracterizada pela velocidade média das partículas diferente de zero. Estudamos a corrente de partículas e barras ativas em termos da separação entre obstáculos, tamanho dos obstáculos, intensidade do ruído que define o movimento errático das partículas e a fração de ocupação. Estudamos também a probabilidade de formação de coágulos (estruturas de hiper aglomeração e captura), fenômeno esse que fora observado no sistema de barras ativas. Por fim, apresentamos os resultados dos efeitos de arranjos não ordenados de obstáculos no transporte do sistema de partículas e barras ativas e como a difusão é modificada quando o número de obstáculos é alterado, retirando-os aleatoriamente da rede ordenada.
Abstract: The objective of this Thesis is to study the behavior of Active Matter in standardized substrates and to understand how the controlled geometry of the environment can influence the dynamic behavior of these systems. More specifically, we want to describe under which conditions we can modify or induce collective behavior in order to obtain particle transport. In our approach, we treat Active Matter as a set of Self-Propelled Particles. We also consider a model in which the particles are Active Bars. We present an overview of the subject, paying attention to the main models and most expressive works on the subject. We present in detail the fundamental models used to study active systems, such as, for example, the Vicsek model, and an approach based on a Langevin-type equation. We present our results based on a systematic study of a two-dimensional system of active particles in the presence of rigid asymmetric obstacles (semicircular). The transport of particles in the system is induced locally by asymmetric obstacles and as a consequence of the interaction between active particles and obstacles. Despite the erratic movement of each particle, the collective behavior outweighs the individual, resulting in an effective movement along a preferential direction, characterized by the average velocity of the particles different from zero. We study the current of particles and active bars in terms of separation between obstacles, size of obstacles, intensity of noise that defines the erratic movement of particles and the fraction of occupancy. We also studied the probability of clot formation (hyper agglomeration and capture structures), a phenomenon that was observed in the active bar system. Finally, we present the results of the effects of unordered arrangement of obstacles on the transport of the system of particles and active bars and how the diffusion is modified when the number of obstacles is changed, removing them randomly from the ordered network.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74366
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DFI - Teses defendidas na UFC

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