Diagrama de fases do Modelo de Szabó-Henkes confinado

• Autor(a) principal: Boatini, Bernardo
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/255243
• topic: Separação celular; Difusão; Transformações de fase; Active matter; Cell segregation; Phase transition

O ramo da matéria ativa é um área da Física que trata do estudo de sistemas de partículas ativas, agentes capazes de retirar energia do meio e transformar em movimento persistente em uma direção. Nos últimos anos, uma série de modelos teóricos e computacionais em matéria ativa têm sido bem sucedidos na explicação de diversos fenômenos macroscópicos de dinâmica de movimentos coletivos como bandos de pássaros, cardumes de peixes, rebanhos, ou ainda em sistemas microscópicos como difusão de células, aglomerados de células e movimentos em tecidos celulares. Dentre esses há vários processos regidos pelo movimento de células, tais como, morfogênese, embriogênese, segregação celular e regeneração de organismos eucariotos. O estudo de diferentes tipos de interações e mecanismos de atividade, em sistemas de matéria ativa, se tornam cada vez mais importantes para a aplicação nesses diversos contextos. Esse trabalho busca estudar como interações de adesão e autoalinhamento de velocidades interferem nas fases do sistema de partículas ativas. O estudo foi feito por meio de simulações computacionais de dinâmica molecular onde, utilizando-se parâmetros de controle típicos de matéria ativa, foi possível estudar os diferentes estados do sistema. Os estados foram classificados a partir de medidas de difusão e parâmetros de ordem consistentes e em acordo com as condições de contorno do sistema: confinado e em alta densidade. Os resultados apontam que as fases organizacionais do sistema são fortemente dependentes da relação entre atividade, adesão e coletividade. Nos regimes estudados, a atividade e adesão determinaram papéis opostos no nível de fluidez do sistema, como esperado de acordo com a literatura (REDNER; BASKARAN; HAGAN, 2013). Em contrapartida, o grau de alinhamento apresentou comportamento não monotônico: podendo aumentar ou diminuir o nível de troca de vizinhos no sistema de acordo com a região de parâmetros em questão. O comportamento coletivo como um todo mostrou correlação positiva com atividade e adesão, como é esperado pelo modelo((HENKES; FILY; MARCHETTI, 2011; SZABO et al., 2006; BEATRICI; ALMEIDA; BRUNNET, 2017)); analisando os regimes específicos de coletividade:polarizado e rotacional, foi possível perceber a relação com os estados organizacionais, onde regimes de coletividade rotacional se concentraram nas regiões de maior fluidez, enquanto os polarizados apareceram em ambos os estados estruturais(fluido e tipo-sólido).