Tunable Persistent Random Walk in Swimming Droplets
Diffusion rotationelle active controllable pour les gouttes nageuses
Résumé
Nous caractérisons la motilité de gouttelettes nageuses athermiques dans le cadre d'une marche aléatoire persistante. Tout comme les colloïdes actifs, leurs trajectoires peuvent être modélisées avec une vitesse constante V et une diffusion angulaire lente, mais les changements aléatoires de direction ne sont pas d'origine thermique. Au lieu de cela, V est déterminée par le gradient de tension interfaciale le long de la surface de la gouttelette, tandis que la réorientation du gradient de tensioactif entraîne des changements de direction avec un temps de persistance τ. Nous montrons que l'origine de la locomotion est la différence de concentration micellaire critique à l'avant et à l'arrière de la gouttelette, ΔCMC. L'ajustement de ce paramètre par du sel contrôle V de 3 à 15 diamètres d/s. La concentration de tensioactif a peu d'effet sur la vitesse, mais conduit à une diminution spectaculaire de τ sur 4 ordres de grandeur. La plage correspondante de la longueur de persistance ℓ =Vτ s'étend au-delà du domaine des nageurs synthétiques ou vivants, dans lesquels V est limitée par la consommation de carburant et τ est fixée par les fluctuations thermiques ou l'activité biologique, respectivement. Nos nageurs ajustables sont des candidats idéaux pour l'étude de l'écart de l'équilibre vers des niveaux élevés d'activité. Nous montrons que leur comportement collectif présente la formation d'ensembles actifs d'une taille bien définie.
Mots clés
- Diffusiophoresis
- Nonequilibrium & irreversible thermodynamics
- Nonequilibrium
- Surface thermodynamics including phase transitions
- Random walks
- Phase separation driven self-assembly
- Phase separation
- Osmotic interactions
- Nonequilibrium statistical mechanics
- Interface
- Dynamics of phase separation
- Biomimetic
- Bio-inspired materials
- Surface thermodynamics
- irreversible thermodynamics
- Self-diffusion
- Stochastic processes
- Surface diffusion
- Wetting
- Active Brownian particles
- Living matter
- Active matter
- Collective dynamics
- Brownian motion
- Continuous-time random walk
- Diffusion
- Entropy production
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