物理学者が微小管移動の謎を解く(Physicists Solve Mysteries of Microtubule Movers)

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2023-08-31 ジョージア工科大学

◆活性物質は、個々の単位が自己駆動または自律運動によって動くことができる材料またはシステムの集まりで、大きさは問いません。研究者たちは、分子レベルで構成された活性物質システムの新しいモデルを開発し、その物理学に関する新しい知識を提供しました。
◆この研究は、自己駆動粒子の懸濁液を対象にし、その粒子が互いに移動して相互作用するため、ダイナミックなパターンを形成する活性物質の一般的な例に焦点を当てました。
◆研究では、マイクロチューブがオイルと水の層の間に懸濁され、その運動が2次元に制限された状況を模倣しました。この研究により、微小な物質がマクロスケールでどのように相互作用するか、特にトポロジカルな欠陥の関係についての洞察が得られました。そして、これにより活性物質の理解が深まり、新しい実験結果が説明される手助けとなりました。

<関連情報>

アクティブ・ネマティックスの物理的情報に基づくデータ駆動型モデリング Physically informed data-driven modeling of active nematics

Matthew Golden,Roman O. Grigoriev,Jyothishraj Nambisan and Alberto Fernandez-Nieves
Science Advances  Published:5 Jul 2023
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.abq6120

物理学者が微小管移動の謎を解く(Physicists Solve Mysteries of Microtubule Movers)

Abstract

A continuum description is essential for understanding a variety of collective phenomena in active matter. However, building quantitative continuum models of active matter from first principles can be extremely challenging due to both the gaps in our knowledge and the complicated structure of nonlinear interactions. Here, we use a physically informed data-driven approach to construct a complete mathematical model of an active nematic from experimental data describing kinesin-driven microtubule bundles confined to an oil-water interface. We find that the structure of the model is similar to the Leslie-Ericksen and Beris-Edwards models, but there are appreciable and important differences. Rather unexpectedly, elastic effects are found to play no role in the experiments considered, with the dynamics controlled entirely by the balance between active stresses and friction stresses.

生物工学一般
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