2024 年 motile active matter 路线图
软凝聚态物质
2024-12-02 v1 生物物理
摘要
活动性与自主运动是许多生物和工程系统的基本方面。这里，生物体的尺度范围广泛，从纳米运动机、细胞骨架和细胞，到昆虫、鱼类、鸟类和人类。受生物主动系统的启发，设计了各种类型的自主合成纳米-和微型机器，这些机器为多功能、高度响应的智能活性材料提供了基础。理解和设计主动物质的主要挑战在于其固有的非平衡性质，由于持续的能量消耗，使诸如自由能、详细平衡和时间反演对称性等平衡概念失效。此外，主动代理人组成的集合中的相互作用往往是非可加的且非双向的。生物体的一个重要方面是其感知环境、处理信息并根据此调整运动方式的能力。实现类似功能的微型机器人系统的工程目标之一是实现这种功能。随着对 motile active matter 基本性质如今已相当理想地被理解和控制，研究其在复杂环境中运动的物理机制、具有新物理特征（如手性）的系统行为、新型微型机器人和微型机器人的开发、智能自驱动粒子的集体行为和群集，以及微生物系统的特定特征，都为研究奠定了基础。主动物质自组织和动力学中涉及的现象和机制的巨大复杂性只能通过跨学科的努力来解决，这些努力涉及来自生物学、化学、生态学、工程、数学和物理学的科学家。
引用
@article{arxiv.2411.19783,
title = {The 2024 Motile Active Matter Roadmap},
author = {Gerhard Gompper and Howard A. Stone and Christina Kurzthaler and David Saintillan and Fernado Peruani and Dmitry A. Fedosov and Thorsten Auth and Cecile Cottin-Bizonne and Christophe Ybert and Eric Clement and Thierry Darnige and Anke Lindner and Raymond E. Goldstein and Benno Liebchen and Jack Binysh and Anton Souslov and Lucio Isa and Roberto di Leonardo and Giacomo Frangipane and Hongri Gu and Bradley J. Nelson and Fridtjof Brauns and M. Cristina Marchetti and Frank Cichos and Veit-Lorenz Heuthe and Clemens Bechinger and Amos Korman and Ofer Feinerman and Andrea Cavagna and Irene Giardina and Hannah Jeckel and Knut Drescher},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.19783},
year = {2024}
}