BORBA, André Duarte. Transporte de partículas com autopropulsão em substratos 2d ordenados. 2015. 49 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-09T18:58:31Z
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Previous issue date: 2015 / Self-propelled particles are those that use their internal energy to generate movement. The term is originally associated with the model introduced by T. Vicsek et al.[Phys. Rev. Lett. 75, 1226 (1995)] that identifies a dynamic transition associated to the collective movement of "individuals" of the same species. Examples of SPP occur in natural systems such as microorganisms (bacteria, viruses, and protozoa) or artificially as in the case of colloidal particles suitably prepared. The study of SPP is important in many fields such as materials engineering, medicine and basic sciences (physics and chemistry). In general, the collective motion reveals a dramatically different behavior as compared to the characteristics motion of individual components of a given system. That is, the action of a given individual is dominated by the presence of the other components as a result of the interaction between them. Thus, it is important to understand the collective behavior of SPP. In this dissertation, we study a two-dimensional SPP system subject to an external force and in the presence of rigid obstacles with anisotropic geometry (semi-circle) orderly distributed in the form of a square lattice. In addition to the interaction between particles and between particles and obstacles, the individual movement of each SPP is influenced by a white noise. The objective is to characterize the transport of SPP in a 2D substrate in the absenceand in the presence of a driving external force. We present a systematic study of the collective motion of the SPP as a function of noise intensity, which defines the erratic movement of the SPP, the size of the obstacles, the SPP density and separation between the obstacles. Due to the presence of anisotropic obstacles, there is a spontaneous collective movement and ordered in a given preferential direction, characterized by the non-zero average velocity of SPP in the absence of the external force. The basic conditions for the spontaneous ordered collective movement are: low-intensity noise ( << 1 ) and SPP density greater than a given critical value. / Partículas com autopropulsão, ou do inglês Self Propelled Particles (SPP), são aquelas que utilizam sua energia interna para gerar movimento. O termo está originalmente associado ao modelo introduzido por T. Vicsek et al. [Phys. Rev. Lett.75, 1226 (1995)] que identifica uma transição dinâmica associada ao movimento coletivo de "indivíduos" de uma mesma espécie. Exemplos de SPP ocorrem em sistemas naturais, como microorganismos (bactérias, vírus e protozoários), ou, artificialmente, como no caso de partículas coloidais adequadamente preparadas. O estudo de SPP é importante em diversas áreas do conhecimento tais como engenharia de materiais, medicina e ciências básicas (física e química). Em geral, o movimento coletivo revela características drasticamente distintas do movimento individual dos constituintes de um dado sistema. Ou seja, a ação de um dado indivíduo é dominada pela presença de outros constituintes do sistema como resultado da interação entre eles. Desta forma, é importante o entendimento do comportamento coletivo das SPP. Em particular nesta dissertação, estudamos um sistema bidimensional de SPP sujeitas a uma força externa e na presença de obstáculos rígidos com geometria anisotrópica (semi-círculos) distribuídos ordenadamente na forma de uma rede quadrada. Além da interação entre partículas e entre partículas e obstáculos, o movimento individual de cada SPP sofre influência de um ruído branco. O objetivo é caracterizar o transporte de SPP através do substrato 2D, na ausência ou não de uma força externa propulsora. Apresentamos um estudo sistemático do movimento coletivo das SPP em função da intensidade do ruído, que define o movimento errático das SPP, do tamanho dos obstáculos, da densidade de SPP e da separação entre os obstáculos. Devido a presença de obstáculos anisotrópicos, existe um movimento coletivo espontâneo e ordenado em uma dada direção preferencial, caracterizado por velocidade média das SPP não-nula na ausência de força externa. As condições básicas para o movimento coletivo ordenado espontâneo são: ruído de baixa intensidade (<<1) e densidade de SPP maior que um dado valor crítico.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/11280 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Borba, André Duarte |
| Contributors | Potiguar, Fabrício Queiroz, Ferreira, Wandemberg Paiva |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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