Kapillarsteigen aktiver Materie

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko Rieger
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518780764

Wir untersuchen die Fähigkeit aktiver Materie, in dünnen Röhren gegen die Schwerkraft aufzusteigen, und andere verwandte Phänomene wie die Benetzung vertikaler Platten und die spontane Imbibition, bei der eine benetzende Flüssigkeit in ein poröses Medium gezogen wird. Diese Kapillarwirkung oder Kapillarität ist bei klassischen Flüssigkeiten gut bekannt und entsteht durch anziehende Wechselwirkungen zwischen den Flüssigkeitsmolekülen und den Behälterwänden und durch die Anziehung der Flüssigkeitsmoleküle untereinander. Kürzlich beobachteten wir Kapillarität in einem minimalen Modell für skalare aktive Materie mit rein abstoßenden Wechselwirkungen, in dem eine effektive Anziehung durch Verlangsamung während Kollisionen zwischen aktiven Teilchen und zwischen aktiven Teilchen und Wänden entsteht. Ausgehend von dieser Beobachtung wollen wir in diesem Projekt drei Fragen beantworten: Wie robust ist der von einem aktiven Gittergasmodell vorhergesagte Kapillaranstieg in Bezug auf mikroskopische Details des betrachteten Systems aktiven Materie? Was ist der dem aktiven Kapillarsteigen zugrunde liegende Mechanismus, wenn keine attraktiven Partikel-Wand-Wechselwirkungen vorhanden sind, und inwieweit sind stationäre Teilchenflüsse dafür verantwortlich? Gibt es experimentelle Realisierungen des Kapillarsteigens aktiver Materie, beispielsweise durch die Verwendung aktiver Kolloide und des experimentellen Aufbaus der Lyon-Gruppe, mit der wir zusammenarbeiten, und wenn ja, welche Mechanismen liegen denen zugrunde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Mitverantwortlich: Dr. Adam Wysocki
• Kooperationspartnerin: Dr. Cecile Cottin-Bizonne