Statistical Mechanics of Soft Matter

软物质的统计力学

基本信息

  • 批准号:
    1800282
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-01 至 2022-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Grzegorz Szamel of Colorado State University is supported by an award from the Chemical Theory, Models and Computational Methods program in the Chemistry division to study active matter. Active matter systems consist of objects that take in energy from their environment and use it to execute directed motion. Examples include bacteria and Janus colloidal particles, particles with two distinct sides with different properties. Janus particles can move due to a chemical reaction that is catalyzed on one of these sides. Because active matter systems are constantly consuming and dissipating energy, they are never in equilibrium. They are driven internally, at the level of individual components. Active matter systems exhibit fascinating macroscopic structure and dynamics, for example spontaneous self-assembly or pattern formation. The fundamental understanding of the relation between the activity and the macroscopic behavior may lead to practical applications, e.g. the design and assembly of new materials. Grzegorz Szamel and his group develop new methods to study how active matter systems flow and the role of fluctuations in these systems. The motivation for this research comes from the combination of the absence of a general theoretical framework to describe active matter, the increasing sophistication of experimental results in this area and the practical importance of active matter systems in chemical, biological and materials science settings. Szamel and his research group derive and test new methods to study the viscoelastic properties of athermal active fluids. Building on recent advances in out-of-equilibrium small thermal systems, they are developing stochastic thermodynamics of small active matter systems. Finally, they are studying the non-equilibrium features of active glassy fluids. They are investigating effective temperatures, microscopic currents and entropy production rates in these systems. The long-term goal of this research is to develop a fundamental understanding of the properties of active matter.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
科罗拉多州立大学的Grzegorz Szamel获得了化学部门化学理论、模型和计算方法项目的奖励,以研究活性物质。活性物质系统由从环境中吸收能量并利用能量进行定向运动的物体组成。例子包括细菌和两面有不同性质的胶体颗粒。两面粒子可以移动,这是由于化学反应,是催化在其中一个方面。由于活性物质系统不断地消耗和耗散能量,它们永远不会处于平衡状态。它们是内部驱动的,在单个组件的级别上。活性物质系统表现出迷人的宏观结构和动力学,例如自发的自组装或模式形成。对活性和宏观行为之间关系的基本理解可能会导致实际应用,例如新材料的设计和组装。Grzegorz Szamel和他的团队开发了新的方法来研究活性物质系统如何流动以及这些系统中波动的作用。这项研究的动机来自于缺乏一个通用的理论框架来描述活性物质,这一领域的实验结果越来越复杂,以及活性物质系统在化学、生物和材料科学领域的实际重要性。Szamel和他的研究小组推导并测试了研究非热活性流体粘弹性特性的新方法。基于非平衡小热系统的最新进展,他们正在发展小活性物质系统的随机热力学。最后,他们正在研究活性玻璃流体的非平衡特性。他们正在研究这些系统的有效温度、微观电流和熵产率。这项研究的长期目标是对活性物质的性质有一个基本的认识。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Glassy dynamics in dense systems of active particles
  • DOI:
    10.1063/1.5093240
  • 发表时间:
    2019-05-28
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Berthier, Ludovic;Flenner, Elijah;Szamel, Grzegorz
  • 通讯作者:
    Szamel, Grzegorz
The Einstein effective temperature can predict the tagged active particle density
爱因斯坦有效温度可以预测标记的活性粒子密度
  • DOI:
    10.1063/5.0049239
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shakerpoor, Alireza;Flenner, Elijah;Szamel, Grzegorz
  • 通讯作者:
    Szamel, Grzegorz
Mode-coupling theory for the steady-state dynamics of active Brownian particles
活性布朗粒子稳态动力学的模式耦合理论
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  • DOI:
    10.1209/0295-5075/133/60002
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Szamel, Grzegorz;Flenner, Elijah
  • 通讯作者:
    Flenner, Elijah
Dynamics of liquids in the large-dimensional limit
大维极限下的液体动力学
  • DOI:
    10.1103/physreve.104.054606
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Liu, Chen;Biroli, Giulio;Reichman, David R.;Szamel, Grzegorz
  • 通讯作者:
    Szamel, Grzegorz
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    Grzegorz Szamel;Elijah Flenner and Hisao Hayakawa;岡英太郎・根田昌典・植原量行・川合義美・轡田邦夫;Ong Chia Rui and Hiroaki Miura
  • 通讯作者:
    Ong Chia Rui and Hiroaki Miura
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Grzegorz Szamel;Elijah Flenner and Hisao Hayakawa
  • 通讯作者:
    Elijah Flenner and Hisao Hayakawa
黒潮続流周辺海域における分野横断的船舶観測
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Grzegorz Szamel;Elijah Flenner and Hisao Hayakawa;岡英太郎・根田昌典・植原量行・川合義美・轡田邦夫
  • 通讯作者:
    岡英太郎・根田昌典・植原量行・川合義美・轡田邦夫

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    2022
  • 资助金额:
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  • 批准号:
    RGPIN-2022-04802
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45万
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    Discovery Grants Program - Individual
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  • 批准号:
    2138873
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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知道了