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Colloids and Suspensions01:17

Colloids and Suspensions

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Children at play often make suspensions such as mixtures of mud and water, flour and water, or a suspension of solid pigments in water known as tempera paint. These suspensions are heterogeneous mixtures composed of relatively large particles visible to the naked eye or seen with a magnifying glass. They are cloudy, and the suspended particles settle out after mixing. The suspended particles in a suspension settle out after some time of mixing. The separation of particles from a suspension is...
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Chirality in Nature02:30

Chirality in Nature

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Chirality is the most intriguing yet essential facet of nature, governing life’s biochemical processes and precision. It can be observed from a snail shell pattern in a macroscopic world to an amino acid, the minutest building block of life. Most of the snails around the world have right-coiled shells because of the intrinsic chirality in their genes. All the amino acids present in the human body exist in an enantiomerically pure state, except for glycine - the sole achiral amino acid.
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Uniform Depth Channel Flow: Problem Solving01:18

Uniform Depth Channel Flow: Problem Solving

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To calculate the flow rate for a trapezoidal channel, first, identify the bottom width, side slope, and flow depth of the channel. The cross-sectional area (A) corresponding to the depth of flow (y), channel bottom width (B), and side slope (θ) is determined by:Next, calculate the wetted perimeter, which includes the bottom width and the sloped side lengths in contact with the water. Using the values of the cross-sectional area and the wetted perimeter, determine the hydraulic radius by...
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Uniform Depth Channel Flow

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Uniform depth channel flow keeps fluid depth consistent along channels such as irrigation canals. In natural channels, such as rivers, approximate uniform flow is often assumed. This condition occurs when the channel’s bottom slope matches the energy slope, balancing potential energy lost from gravity with head loss due to shear stress. This balance prevents depth changes along the channel length, resulting in a steady, uniform flow.Uniform flow in open channels with a constant cross-section...
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  • 1MOE Key Laboratory of Advanced Micro-Structured Materials, School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China.

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|December 15, 2025
PubMed
Resumen

Los sistemas de materia activa pueden transitar entre diferentes estados, como la separación de fases y la hiperuniformidad, ajustando las interacciones de las partículas. Este estudio introduce nuevas interacciones no recíprocas inspiradas en la detección de quórum biológico.

Palabras clave:
Hiperuniformidadmateria activacorrientes de bordeinteracciones no recíprocasdetección de quórum

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Área de la Ciencia:

  • Física de materia activa
  • Mecánica estadística fuera de equilibrio
  • Comportamiento colectivo en sistemas biológicos y artificiales

Sus antecedentes:

  • La separación de fases inducida por la motilidad es un fenómeno conocido en la materia activa.
  • Los sistemas biológicos muestran comportamientos colectivos complejos debido al intercambio de información.
  • La detección de quórum en biología implica comunicación dependiente de la densidad.

Objetivo del estudio:

  • Investigar la dinámica colectiva en una suspensión activa 2D con conmutación quiral dependiente de la densidad.
  • Explorar las transiciones entre estados uniformes, de separación de fases e hiperuniformes.
  • Analizar el papel de las interacciones no recíprocas en los comportamientos emergentes.

Principales métodos:

  • Simulaciones numéricas de una suspensión activa 2D.
  • Modelado de la conmutación de quiralidad de partículas basada en la densidad local dentro de un cono visual.
  • Ajuste de parámetros como el rango y la apertura del cono visual.

Principales resultados:

  • El sistema transita entre estados uniformes, de separación de fases e hiperuniformes ajustando los parámetros del cono visual.
  • La separación de fases se acompaña de corrientes de borde estacionarias e hiperuniformidad en regiones densas.
  • Las interacciones no recíprocas, incluso con mezclas mínimas de partículas pasivas/activas, impulsan corrientes de borde sostenidas.

Conclusiones:

  • Las interacciones no recíprocas, inspiradas en la detección de quórum, pueden inducir comportamientos colectivos novedosos como corrientes de borde e hiperuniformidad en la materia activa.
  • Estos hallazgos ofrecen información sobre la dinámica colectiva biológica y aplicaciones potenciales en el diseño de sistemas artificiales.
  • El estudio destaca la importancia del intercambio de información en sistemas de materia activa más allá de las interacciones estéricas simples.