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C6 (E): Verknüpfung hydrodynamischer und mikroskopischer Modelle für nasse aktive Materie mit anisotropen Teilchen

In dem Projekt soll ein systematisches, quantitatives Vergröberungsverfahren für eine Klasse von Nichtgleichgewichtssystemen entwickelt werden, nämlich Suspensionen von Teilchen mit Selbstantrieb. Partikelbasierte und effektive hydrodynamische Modelle sollen über einen Multiskalenansatz, der auf sequenzieller Kopplung und Parameterübergabe basiert, verknüpft werden. Dazu sollen mikroskopische Stokesscher Simulationen mit einem mesoskopischen kinetischen Modell, das an die makroskopische Stokes Gleichung gekoppelt ist, kombiniert werden. In einem zweiten Schritt soll eine effektive hydrodynamische Beschreibung basierend auf der Partikeldichte, der Polarisation, und dem nematischn Ordnungsparameter abgeleitet und getestet werden. Das Multiskalenverfahren soll auf Systeme selbstgetriebener magnetischer stäbchenförmiger Kolloide angewendet werden. Dies ist durch neuere Experimente an magnetotaktischen Bakterien inspiriert, in denen die Ausbildung propagierender magnetischer Bänder auf Längenskalen, die sehr viel größer sind als die Größe der Partikel, beobachtet wurde (L/a > 100).


Emergent pattern formation of active magnetic suspensions in an external field
Fabian R Koessel, Sara Jabbari-Farouji
New Journal of Physics 22 (10), 103007 (2020);
doi:10.1088/1367-2630/abb64d

Controlling stability and transport of magnetic microswimmers by an external field
Fabian R. Koessel, Sara Jabbari-Farouji
EPL (Europhysics Letters) 125 (2), 28001 (2019);
doi:10.1209/0295-5075/125/28001

Ewald sum for hydrodynamic interactions of rigid spherical microswimmers
Tapan Chandra Adhyapak, Sara Jabbari-Farouji
The Journal of Chemical Physics 149 (14), 144110 (2018);
doi:10.1063/1.5045274

Flow properties and hydrodynamic interactions of rigid spherical microswimmers
Tapan Chandra Adhyapak, Sara Jabbari-Farouji
Physical Review E 96 (5), (2017);
doi:10.1103/physreve.96.052608

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