Kinetic attractor phase diagrams of active nematic suspensions: the dilute regime
Notice bibliographique
Résumé
Large-scale simulations by the authors of the kinetic-hydrodynamic equations for active polar nematics revealed a variety of spatio-temporal attractors, including steady and unsteady, banded (1d) and cellular (2d) spatial patterns. These particle scale activation-induced attractors arise at dilute nanorod volume fractions where the passive equilibrium phase is isotropic, whereas all previous model simulations have focused on the semi-dilute, nematic equilibrium regime and mostly on low-moment orientation tensor and polarity vector models. Here we extend our previous results to complete attractor phase diagrams for active nematics, with and without an explicit polar potential, to map out novel spatial and dynamic transitions, and to identify some new attractors, over the parameter space of dilute nanorod volume fraction and nanorod activation strength. The particle-scale activation parameter corresponds experimentally to a tunable force dipole strength (so-called pushers with propulsion from the rod tail) generated by active rod macromolecules, e.g., catalysis with the solvent phase, ATP-induced propulsion, or light-activated propulsion. The simulations allow 2d spatial variations in all flow and orientational variables and full spherical orientational degrees of freedom; the attractors correspond to numerical integration of a coupled system of 125 nonlinear PDEs in 2d plus time. The phase diagrams with and without the polar interaction potential are remarkably similar, implying that polar interactions among the rodlike particles are not essential to long-range spatial and temporal correlations in flow, polarity, and nematic order. As a general rule, above a threshold, low volume fractions induce 1d banded patterns, whereas higher yet still dilute volume fractions yield 2d patterns. Again as a general rule, varying activation strength at fixed volume fraction induces novel dynamic transitions. First, stationary patterns saturate the instability of the isotropic state, consisting of discrete 1d banded or 2d cellular patterns depending on nanorod volume fraction. Increasing activation strength further induces a sequence of attractor bifurcations, including oscillations superimposed on the 1d and 2d stationary patterns, a uniform translational motion of 1d and 2d oscillating patterns, and periodic switching between 1d and 2d patterns. These results imply that active macromolecular suspensions are capable of long-range spatial and dynamic organization at isotropic equilibrium concentrations, provided particle-scale activation is sufficiently strong.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».