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  5. Traveling bands, clouds, and vortices of chiral active matter
 
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2020
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Traveling bands, clouds, and vortices of chiral active matter

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TUDa URI
tuda/8894
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-215672
DOI
10.26083/tuprints-00021567
Autor:innen
Kruk, Nikita ORCID 0000-0002-0567-865X
Carrillo, José A.
Koeppl, Heinz ORCID 0000-0002-8305-9379
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.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Nachrichtentechnik > Bioinspirierte Kommunikationssysteme
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Self-Organizing Systems Lab
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Physical Review E
Jahrgang der Zeitschrift
102
Heftnummer der Zeitschrift
2
ISSN
2470-0045
Verlag
American Physical Society
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2020
Verlags-DOI
10.1103/PhysRevE.102.022604
PPN
506772853

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