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Previous issue date: 2016-12-16 / CNPQ / In this MSc. Thesis we investigate the dynamical properties of dipole-like self-propelled particles and their abilities to transport otherwise passive matter. We use Brownian Dynamics, via the Langevin equation, to model the interaction between the particles and the solvent. First, we simulated various sets of parameters, mapping the resulting structures formed by the magnetic active particles for several values of dipole moment and external field. Then, we analysed how these structures could aid in the transport of passive particles. We found that in dilute regimes, the preeminent cause of transport was the head-on collisions between active and passive particles, resulting in a large gap in the mean squared velocity of the two kinds of matter. In dense systems, we observed a freezing of the active-passive ensemble in systems with a low dipole moment, while particles with high dipolar moment could form veins in the crystal, and even separate into distinct regions. We also studied the magnetic active matter whose magnetic moment direction was orthogonal to that of its self-propulsion. We observed a new mechanism of transport arise, where the active particles would envelope and sweep the passive particles. This proved to be the most efficient method of transport of passive matter by self-propelled particles in dilute regimes, resulting in mean squared velocities six times larger than those obtained for parallel active particles. / Nesta dissertação, nós investigamos partículas dipolares auto-propulsoras, suas propriedades dinâmicas e sua capacidade de transportar matéria passiva. Nós utilizamos Dinâmia Browniana, através da equação de Langevin, para modelar a interação entre as partículas e o solvente. Inicialmente nós simulamos o sistema para vários conjuntos de parâmetros e mapeamos os diversos valores dos momentos de dipolo e campo externo às estruturas formadas pelas partículas magnéticas. Analisamos então como estas estruturas poderiam ser utilizadas no transporte de matéria passiva. Nós descobrimos que no regime diluído, a causa mais proeminente de transporte era a colisão direta entre as partículas passivas e ativas, resultando em uma grande diferença entre a velocidade média quadrática entre os dois tipos de partícula. Em casos densos, nós observamos uma cristalização em sistemas com momento de dipolo pequeno, enquanto partículas com alto momento de dipolo podiam formar veias no cristal, e até se separar em regiões distintas. Nós também estudamos matéria ativa cuja direção do momento de dipolo era ortogonal à direção de auto-propulsão. Nós observamos o surgimento de um novo mecanismo de transporte, no qual a partículas ativas envolvem e varrem as partículas passivas. Esta provou ser a forma mais eficiente de transporte de matéria passiva em regimes dilutos, resultando em velocidade médias quadráticas até seis vezes maiores que aquelas obtidas quando a direção do momento de dipolo e a direção da auto-propulsão eram paralelos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/23278 |
| Date | 16 December 2016 |
| Creators | CAMPOS, Lucas de Queiroz da Costa |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/1975993976921900, APOLINÁRIO, Sérgio Wlademir da Silva |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Fisica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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