ИСТИНА

Активная материя — это вещество, состоящее из большого количества активных «агентов», каждый из которых потребляет энергию для движения или приложения механических сил. Такие системы по своей природе находятся в неравновесном состоянии. При этом «активные агенты» могут самоорганизовываться в обособленные группы и направленные потоки. Понятие «активная материя» (англ. Active Matter) является довольно новым, не очень устоявшимся и активно развивающемся. Уже сейчас понятны широта применимости этой области исследований и обнаруженных эффектов в самых различных областях. Большинство ярких примеров активной материи имеют биологическое происхождение и охватывают масштабы от микроскопических процессов (самоорганизующиеся биополимеры, такие как некоторые белки, микротрубочки и актин) до макроскопических явлений (например, поведение живых организмов – бактерий, косяков рыб или стай птиц). Однако значительная часть текущих теоретических и экспериментальных научных работ посвящена полностью синтетическим системам, таким как искусственные активные частицы. Оказывается, если понять физические принципы самоорганизации в биологических активных средах, то подобная же самоорганизация может быть достигнута и в совершенно искусственных, специально синтезированных лабораторных системах. Уже сейчас есть публикации по созданию синтетических активных сред на основе биметаллических наночастиц, коллоидов, «янусовских» частиц, направленно плавающих «спиралей». Потребляя энергию из внешней среды (например, свет), такие частицы способны активно двигаться, а большое их количество при некоторых условиях способно к самоорганизации и сегрегации от пассивных (то есть, броуновских) частиц, в основном за счет уменьшения частоты контактов в более разреженной «активной» фазе. Еще больший потенциал к самоорганизации должен проявиться при связывании активных частиц в полимерные цепочки. В том числе, такие системы должны быть склонны к сегрегации и спонтанному нарушению симметрии в полимерах сложной архитектуры, таких как звезды и микрогели. Поставленные в проекте задачи пока не только не решены нигде в мире, но пока и не затронуты в других научных группах. Между тем – именно неоднородность в последовательности, ее сополимерная, блочная природа, позволяет получать сложно организованные биологические полимерные системы. Новизна данного проекта заключается в том, что мы хотим сделать следующий после линейных гомополимеров шаг – перейти к блок-сополимерам, линейной или более сложной (звездной, сетчатой) архитектуры, где мы надеемся обнаружить микрофазно-расслоенные и даже макроскопически «самодвижущиеся» структуры. Из-за сложности неравновесной термодинамики аналитические подходы для рассмотрения активных сред пока развиты очень слабо, в основном исследователи описаются на численные расчеты. Задачи данного проекта будут решаться методом огрубленного молекулярно-динамического моделирования на вычислительных мощностях суперкомпьютерного центра МГУ им. М.В.Ломоносова (кластера «Ломоносов-2»).