Ultrafast reversible self-assembly of living tangled matter
Ultrafast reversible self-assembly of living tangled matter
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活体缠结物质的超快可逆自组装
DOI：
10.1126/science.ade7759
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
56.9
通讯作者：
Bhamla, M. Saad
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Patil, Vishal P.;Tuazon, Harry;Kaufman, Emily;Chakrabortty, Tuhin;Qin, David;Dunkel, Jörn;Bhamla, M. Saad
缠结的活性丝在自然界中无处不在，从染色体 DNA 和纤毛地毯到根网络和蠕虫群体。活性和弹性如何促进生命缠结物质的集体拓扑转变尚不清楚。我们研究了加州黑虫（Lumbriculus variegatus），它们会在几分钟内慢慢形成缠结，但可以在几毫秒内解开。结合超声成像、理论分析和模拟，我们开发并验证了一种机械模型，该模型解释了单个活性细丝的运动学如何决定其新兴的集体拓扑动力学。该模型表明，共振交替的螺旋波既能形成缠结，又能实现超快解缠。通过确定拓扑自转变的一般动力学原理，我们的结果可以为设计各类拓扑可调活性材料提供指导。
Tangled active filaments are ubiquitous in nature, from chromosomal DNA and cilia carpets to root networks and worm collectives. How activity and elasticity facilitate collective topological transformations in living tangled matter is not well understood. We studied California blackworms (Lumbriculus variegatus), which slowly form tangles in minutes but can untangle in milliseconds. Combining ultrasound imaging, theoretical analysis, and simulations, we developed and validated a mechanistic model that explains how the kinematics of individual active filaments determines their emergent collective topological dynamics. The model reveals that resonantly alternating helical waves enable both tangle formation and ultrafast untangling. By identifying generic dynamical principles of topological self-transformations, our results can provide guidance for designing classes of topologically tunable active materials.
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DOI：
--
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
S. Lambropoulou
DOI：
10.1103/physrevresearch.2.043196
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2020-02
期刊：
arXiv: Soft Condensed Matter
影响因子：
--
作者：
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通讯作者：
Vishal P. Patil;Žiga Kos;M. Ravnik;J. Dunkel