Kruk, Nikita ; Carrillo, José A. ; Koeppl, Heinz (2022)
Traveling bands, clouds, and vortices of chiral active matter.
In: Physical Review E, 2020, 102 (2)
doi: 10.26083/tuprints-00021567
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion
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Kurzbeschreibung (Abstract)
We consider stochastic dynamics of self-propelled particles with nonlocal normalized alignment interactions subject to phase lag. The role of the lag is to indirectly generate chirality into particle motion. To understand large-scale behavior, we derive a continuum description of an active Brownian particle flow with macroscopic scaling in the form of a partial differential equation for a one-particle probability density function. Due to indirect chirality, we find a spatially homogeneous nonstationary analytic solution for this class of equations. Our development of kinetic and hydrodynamic theories towards such a solution reveals the existence of a wide variety of spatially nonhomogeneous patterns reminiscent of traveling bands, clouds, and vortical structures of linear active matter. Our model may thereby serve as the basis for understanding the nature of chiral active media and designing multiagent swarms with designated behavior.
| Typ des Eintrags: | Artikel |
|---|---|
| Erschienen: | 2022 |
| Autor(en): | Kruk, Nikita ; Carrillo, José A. ; Koeppl, Heinz |
| Art des Eintrags: | Zweitveröffentlichung |
| Titel: | Traveling bands, clouds, and vortices of chiral active matter |
| Sprache: | Englisch |
| Publikationsjahr: | 2022 |
| Ort: | Darmstadt |
| Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: | 2020 |
| Verlag: | American Physical Society |
| Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: | Physical Review E |
| Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: | 102 |
| (Heft-)Nummer: | 2 |
| Kollation: | 29 Seiten |
| DOI: | 10.26083/tuprints-00021567 |
| URL / URN: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/21567 |
| Zugehörige Links: | |
| Herkunft: | Zweitveröffentlichungsservice |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | We consider stochastic dynamics of self-propelled particles with nonlocal normalized alignment interactions subject to phase lag. The role of the lag is to indirectly generate chirality into particle motion. To understand large-scale behavior, we derive a continuum description of an active Brownian particle flow with macroscopic scaling in the form of a partial differential equation for a one-particle probability density function. Due to indirect chirality, we find a spatially homogeneous nonstationary analytic solution for this class of equations. Our development of kinetic and hydrodynamic theories towards such a solution reveals the existence of a wide variety of spatially nonhomogeneous patterns reminiscent of traveling bands, clouds, and vortical structures of linear active matter. Our model may thereby serve as the basis for understanding the nature of chiral active media and designing multiagent swarms with designated behavior. |
| Status: | Verlagsversion |
| URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-215672 |
| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Nachrichtentechnik > Bioinspirierte Kommunikationssysteme 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Nachrichtentechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Self-Organizing Systems Lab |
| Hinterlegungsdatum: | 20 Jul 2022 13:54 |
| Letzte Änderung: | 21 Jul 2022 13:28 |
| PPN: | |
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- Traveling bands, clouds, and vortices of chiral active matter. (deposited 20 Jul 2022 13:54) [Gegenwärtig angezeigt]
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