LEAPS-MPS: Emergent Mechanics of a Living Material

LEAPS-MPS:生命材料的新兴力学

基本信息

项目摘要

This award is funded in whole or in part under the American Rescue Plan Act of 2021 (Public Law 117-2). Nature provides fantastic examples of behaviors that are not currently possible with engineered materials. For example, fish within a school process information to stay together as an organized unit, yet the school is capable of reorganizing quickly and changing its overall shape. This award investigates the structural organization, and changes therein, of a school of fish as a way to identify the mechanical possibilities of self-driven materials. Applications of this work are to define new rules and design principles for materials engineering. This award supports the expansion of interdisciplinary research topics for undergraduate students at Seattle University and generates opportunities for undergraduate students to present work at academic conferences. Furthermore, this award initiates early career development and support for local high school students by funding immersive traineeships.Collective behaviors as seen in schools of fish and flocks of birds demonstrate the ability for individuals to form dynamic ordered groups. These behaviors are a consequence of simple interactions between each constituent. However, simple interactions between individuals are also observed in pair-wise interactions that determine traditional materials structure (ex: crystal lattice spacing) and mechanical properties (ex: bond spring constant). This award uses motivations from equilibrium materials to characterize the structure and define mechanical properties of non-equilibrium schools of fish, allowing a comparison between traditional materials science and living materials. Consequently, this will increase fundamental understandings of living systems and inspire new materials design. This award addresses the need for simple and controllable experimental realizations of active materials. Further, this formulates a perspective to treat an active system as a material with bulk mechanical properties.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.
该奖项全部或部分由《2021年美国救援计划法案》(公法117-2)资助。大自然提供了一些奇妙的例子,展示了目前工程材料无法实现的行为。例如,鱼群中的鱼处理信息以保持在一起作为一个有组织的单位,但鱼群能够快速重组并改变其整体形状。该奖项研究了一群鱼的结构组织及其变化,以此来识别自驱动材料的机械可能性。这项工作的应用是为材料工程定义新的规则和设计原则。该奖项支持西雅图大学本科生跨学科研究课题的扩展,并为本科生提供在学术会议上展示工作的机会。此外,该奖项还通过资助身临其境的实习机会,为当地高中生提供早期职业发展和支持。鱼群和鸟群中的集体行为证明了个体形成动态有序群体的能力。这些行为是每个组成部分之间简单交互的结果。然而,个体之间的简单相互作用也可以在成对相互作用中观察到,这种相互作用决定了传统材料的结构(例如:晶格间距)和机械性能(例如:键弹簧常数)。该奖项利用平衡材料的动机来表征非平衡鱼类的结构和定义机械性能,从而将传统材料科学与生物材料进行比较。因此,这将增加对生命系统的基本理解,并激发新的材料设计。该奖项解决了对活性材料简单可控实验实现的需求。此外,这形成了将活性体系视为具有整体机械性能的材料的观点。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(3)
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专利数量(0)
Mexican jumping beans exhibit diffusive motion
墨西哥跳豆表现出扩散运动
  • DOI:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    McKee, Devon;Tabatabai, A. Pasha
  • 通讯作者:
    Tabatabai, A. Pasha
Undergraduate Tutorial for Simulating Flocking with the Vicsek Model
使用 Vicsek 模型模拟植绒的本科教程
  • DOI:
    10.35459/tbp.2022.000227
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tabatabai, A. Pasha;Thomson, MacQuarrie;Keller, Reece
  • 通讯作者:
    Keller, Reece
Non-reciprocal interactions spatially propagate fluctuations in a 2D Ising model
非互易相互作用在二维伊辛模型中空间传播波动
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Pasha Tabatabai其他文献

Work and Dissipation in the Cell Cytoskeleton
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  • 通讯作者:
    David Kovar

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LEAPS-MPS: Emergent Mechanics of a Living Material
LEAPS-MPS:生命材料的新兴力学
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